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2010 年度 実績報告書

配列ナノ空間における特異な物性の解明と高機能デバイス開発における振電効果の役割

公募研究

研究領域配列ナノ空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略
研究課題/領域番号 22013017
研究機関長崎総合科学大学

研究代表者

加藤 貴  長崎総合科学大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10399214)

キーワードピセン / 超伝導性 / 電子-フォノン相互作用 / ポリフェナセン / オームの法則 / 反磁性超電流 / トンネル効果 / 電流-電圧特性
研究概要

1.芳香族炭化水素ピセンにおける超伝導性に関する理論研究
2010年に芳香族炭化水素であるピセンアニオンが7K及び18Kで超伝導性を発現するという報告があった。それに先んじて我々は、2002年にピセンアニオンが10K程度で超伝導性を示す可能性を、電子-フォノン相互作用の考察により提案していた。これらの研究背景をもとに、高温超伝導実現を目指して、ピセンと同様、ベンゼンがジグザクに連なった分子であるポリフェナセン分子で、よりサイズの小さな、クリセンアニオン、フェナントレンアニオンについても同様の考察を行なった。電子-フォノン相互作用の詳細な解析により、クリセンアニオンでは、55K程度で、さらにはフェナントレンアニオンでは100K近くで超伝導性を発現する可能性を示した。この研究成果は日経産業新聞(2010年11月18日)、日本経済新聞(2010年11月22日)、日本経済新聞電子版(2011年1月14日)に紹介された。特にその中で、我々の理論予測と共同研究先の岡山大学の久保園芳博教授の実験研究に関し、「実際に合成できれば、長足の進歩だ。ノーベル賞級の成果に発展する可能性も秘めている。」と日本経済新聞(2010年11月22日付)で紹介された。
2.TTF-TCNQ分子性結晶固体におけるオームの法則に従わない、電流-電圧特性の原因に関する理論研究
TTF-TCNQ分子性結晶固体におけるオームの法則に従わない、電流-電圧特性の原因について新たな理論を提唱した。この現象の原因は、J.Bardeenが1973年に提唱して以来、定説となっている「インコメンシュレートな電荷密度波の滑り運動」によるものと考えられていた。しかし我々は、精密な理論考察、計算によって、J.Bardeenの理論の矛盾を指摘し、むしろ、各ユニット内に局在化した反磁性超電流が隣接ユニット間でトンネル効果を起こすためにこのような現象が生じると、提唱した。我々の本論文の図が、同巻号に発表された42編の論文(Synth.Met.,161)の中から、表紙を飾る図に選出された。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Non-Ohmic current-voltage characteristics in the positively charged tetrathiafulvalene (TTF) molecular crystals2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato
    • 雑誌名

      Synth.Met.

      巻: 161 ページ: 704-712

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2011.01.018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The essential role of vibronic interactions in electron pairing in the micro- and macroscopic sized materials2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato
    • 雑誌名

      Chem.Phys.

      巻: 376 ページ: 84-93

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic structure of picene and K-doped solid picene : Nonrigid band change and its implication for electron-intramolecular-vibration interaction2010

    • 著者名/発表者名
      H.Okazaki, Y.Kubozono, T.Kambe, Takashi Kato, Takayoshi Yokoya, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 195114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New method of accurate estimation of the electron-phonon coupling constants in fractionally charged incommensurate electronic states in molecular systems

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys.

      巻: (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong intramolecular electron-phonon coupling in negatively charged aromatic superconductor picene

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato, Takashi Kambe, Yoshihiro Kubozono
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: (in press)

    • 査読あり
  • [学会発表] ピセンにおける電子-フォノン相互作用と超伝導性2011

    • 著者名/発表者名
      加藤貴
    • 学会等名
      2011「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」特定領域研究会議
    • 発表場所
      大阪大学(大阪)
    • 年月日
      2011-01-07
  • [学会発表] 芳香族炭化水素系における超伝導性に関する理論的研究2010

    • 著者名/発表者名
      加藤貴、神戸高志、久保園芳博
    • 学会等名
      第4回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2010-11-14
  • [学会発表] ミクロな反磁性環電流とマクロな超伝導性との関連性に関する理論的研究2010

    • 著者名/発表者名
      加藤貴
    • 学会等名
      第4回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2010-11-14
  • [学会発表] Unified Theory of the Role of Vibronic Interactions in Micro- and Macroscopic Sized Superconductivity2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato
    • 学会等名
      20th Jahn-Teller Conference
    • 発表場所
      Univ.Frobourg, Switzerland(invited)
    • 年月日
      2010-08-18
  • [学会発表] Vibronic Interactions and Superconductivity in the Negatively Charged Picene2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato
    • 学会等名
      20th Jahn-Teller Conference
    • 発表場所
      Univ.Frobourg, Switzerland
    • 年月日
      2010-08-18
  • [学会発表] 配列ナノ空間における特異な物性の解明と高機能デバイス開発における振電効果の役割2010

    • 著者名/発表者名
      加藤貴
    • 学会等名
      2010「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」特定領域研究会議
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)
    • 年月日
      2010-05-30
  • [学会発表] 振電相互作用と電子物性の関連性に関する理論的研究2010

    • 著者名/発表者名
      加藤貴
    • 学会等名
      第13回理論化学討論会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2010-05-25
  • [図書] The effect of vibronic interaction on electronic properties and diamagnetic currents in the neutral H_2 molecules(Edited by Claude Daul)(in Jahn-Teller Effects)2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato
    • 出版者
      Springer, Heidelberg(in press)

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公開日: 2012-07-19  

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