分子性物質における次元クロスオーバー領域の交差相関物性

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25400367
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 前里 光彦 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60324604)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 磁性伝導体 / π-d複合体 / 強磁場物性

研究実績の概要

一次元と二次元の間の次元クロスオーバー領域にあるπｄ複合系として、ヨウ素結合型πｄ系(DIETSe)2MBr4xCl4(1-x)の開発と、低温・高圧・強磁場・高電場などの複合環境下での詳細な物性測定を行った。Clをより大きなイオン半径を持つBrに置換していくとｄ電子の反強磁性転移温度が上昇するとともにπ電子のスピン密度波転移が徐々に抑制された。後者は、通常の化学圧力効果とは逆の振る舞いであり、ハロゲン結合が関与した特異な超分子的構造の結果であることが構造と物性の関係から明らかになった。特筆すべきは、全組成域で同形構造の結晶が得られたことであり、強固なヨウ素結合による構造の安定化を利用して、π電子系の次元性、πｄ相互作用の大きさ、磁気異方性を系統的に制御することに成功した。
(DIETSe)2FeBr2Cl2塩は低温でスピンフロップ転移磁場の大きなシフトに伴って磁性と伝導性にヒステリシスが現れる。物理的な圧力を印加してπ電子のスピン密度波転移を抑制するとヒステリシスが大きく抑制されることを見出した。このことは、磁性アニオンのハロゲンを置換したことによるランダムな磁気的相互作用に加えて、スピン密度波の共存が磁性と伝導性のヒステリシスに重要な役割を果たしていることを示しており、スピン密度波の持つガラス的な性質とランダムな磁気的相互作用の協同効果と考えられる。
35Tまでの強磁場下での磁気抵抗測定などにより磁場誘起スピン密度波転移を系統的に調べた。混晶試料によりπｄ相互作用の大きさを系統的に変化させても、磁場誘起スピン密度波相の臨界磁場には大きな影響は無いが、反強磁性相が成長すると磁場誘起相と拮抗する特異な相図が得られることが分かった。

研究成果

• [国際共同研究] NHMFL(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NHMFL
• [雑誌論文] Interplay between spin-density wave and 3d local moments with random exchange in a molecular conductor (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Kawaguchi, M. Maesato, T. Komatsu, T. Imakubo, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 075124/1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.075124
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conducting π-Columns of Highly Symmetric Coronene, the Smallest Fragment of Graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, K. Isomura, H. Kishida, Y. Kumagai, M. Mizuno, M. Sakata, T. Koretsune, Y. Nakano, H. Yamochi, M. Maesato, G. Saito
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 22 ページ: 6023-6030
  • DOI: 10.1002/chem.201505023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional magnetic and resistive hysteresis in an iodine-bonded molecular conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Kawaguchi, M. Maesato, T. Komatsu, H. Kitagawa, T. Imakubo, A. Kiswandhi, D. Graf, J. S. Brooks
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 ページ: 10169-10172
  • DOI: 10.1002/anie.201503824
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-disordered quantum phases in a quasi-one-dimensional triangular lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, H. Ito, M. Maesato, Y. Shimizu, H. Hayama, T. Hiramatsu, Y. Nakamura, H. Kishida, T. Koretsune, C. Hotta, G. Saito
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 11 ページ: 679-683
  • DOI: 10.1038/NPHYS3359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local response to light excitation in the charge-ordered phase of (EDO-TTF)2SbF6 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Servol, N. Moisan, E. Collet, H. Cailleau, W. Kaszub, L. Toupet, D. Boschetto, T. Ishikawa, A. Moréac, S. Koshihara, M. Maesato, M. Uruichi, X. Shao, Y. Nakano, H. Yamochi, G. Saito, M. Lorenc
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 92 ページ: 024304/1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.024304
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ambient-pressure organic superconductor κ-(ET)2Ag(CN)[N(CN)2] formed with polymeric silver(I) complex anion (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, H. Hayama, M. Ishikawa, A. Otsuka, H. Yamochi, Y. Nakamura, H. Kishida, H. Ito, M. Maesato, G. Saito
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 ページ: 123801/1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.123801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid materials of Ni NP@MOF by a simple synthetic method (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mukoyoshi, H. Kobayashi, K. Kusada, T. Yamada, M. Maesato, Y. Kubota, K. Kato, M. Takata, T. Yamamoto, S. Matsumura, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Comm. 巻: 51 ページ: 12463-12466
  • DOI: 10.1039/c5cc04663g
  • 査読あり
• [学会発表] Peculiar Electronic States and Hysteresis Phenomena in the π-d Mixed Crystal System (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x) (2016)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, Hiroshi Kitagawa
  • 学会等名: 日本化学会第96回春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [学会発表] 量子スピン系κ-(ET)2B(CN)4の低温電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前里光彦, 川口玄太, 道岡千城, 巴山洋美, 吉田幸大, 齋藤軍治, 北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)におけるヒステリシス現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 今久保達郎, David Graf, 北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] High pressure and high magnetic field studies of the spin gapped organic Mott insulator with distorted triangular lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Maesato, Yukihiro Yoshida, Yasuhiro Shimizu, Takaaki Hiramatsu, Gunzi Saito, Hiroshi Kitagawa
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • 国際学会
• [学会発表] Correlations between magnetism and conductivity in quasi-one-dimensional π-d molecular conductors (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x) (2015)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Hiroshi Kitagawa, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, James Brooks
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • 国際学会
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr3Clの相図 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 北川宏, 今久保達郎, David Graf, Andhika Kiswandhi, James S. Brooks
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] π-d複合系(DIETSe)2FeBr3Clの強磁場物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 北川宏, 今久保達郎, David Graf, Andhika Kiswandhi, James S. Brooks
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] Quantum spin systems in κ-ET salts (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Maesato, Yasuhiro Shimizu, Akihiro Otsuka, Takaaki Hiramatsu, Yukihiro Yoshida, Gunzi Saito
  • 学会等名: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM)
  • 発表場所: Gogging, Germany
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Spin-charge coupling in a series of π-d molecular conductors (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x) (2015)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Hiroshi Kitagawa, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, James Brooks
  • 学会等名: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM)
  • 発表場所: Gogging, Germany
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-11
  • 国際学会