公募研究
本研究では、芳香族多環縮合炭化水素系の分子配列空間へアルカリ金属等を挿入し、化学的なキャリアドーピングによって金属/超伝導相転移といった新規な電子相を実現することを目標とした。特に、最初の芳香族超伝導体ピセンでは、様々な合成法をトライすることで、より高い超伝導フラクションのバルク超伝導を実現すること、キャリア量と物性との相図の確立を目標とした。また、ピセン超伝導体に関する知見を生かし、他の芳香族炭化水素系へのキャリアドーピングを行い、新規な電子相の探索を行った。本年度は、アルカリ金属ドープピセンの精密相制御、フェナンスレン超伝導体の合成と構造物性を中心に研究を進めた。溶液合成法は、アンモニアやモノメチルアミンなどの分子を用いて空間を拡張し、より効果的に金属原子をインターカーレーションすることができる。この低温溶液法が様々な芳香族炭化水素へのキャリアドーピングに有効であることを示すことができた。カリウムドープしたピセン超伝導体では、従来の固相反応で得られた試料は多相構造であり、超伝導相の特定が困難であった。モノメチルアミンを用いた低温合成法では、精密な結晶相の制御が可能であることを見出し、巣相試料を得ることに成功した。この試料ではピセン層間が拡張しており、カリウム原子はピセン層内だけでなく層間へも挿入された構造であることを示唆する結果を得た。また、この単相試料は高い超伝導転移のみ示す相であることがわかった。続いて、フェナンスレンへのアルカリ金属およびアルカリ土類金属のドーピングを行い、BaおよびSrをドープしたフェナンスレン超伝導体の合成と物性研究を行った。Srドープフェナンスレンは結晶性が高く磁場侵入に対して安定であることがわかった。また、Sr原子はフェナンスレン層内へ挿入された構造であることを示唆する結果を得た。今後、超伝導相の結晶構造の決定を進めている。
2: おおむね順調に進展している
本研究の目的は、芳香族炭化水素への化学的キャリアドーピングによる物性制御と新規超伝導体の開発である。新低温合成法の確立により結晶相を精密に制御するが可能になった。また、ピセンへのアルカリ金属、アルカリ土類金属のドーピングによる超伝導体の開発、他の芳香族分子コロネン、フェナンスレンへのドーピングによる新物質開発を進めることができた。本研究の目的を順調に進展することができた。
新たな低温合成法を確立することができたので、今後は様々な芳香族炭化水素分子を用いた試料合成を進めるとともに、超伝導相をよりエンリッチした試料を合成し、芳香族超伝導体の機構解明へ向けて研究を進める必要がある。
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