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2023 年度 実績報告書

分子ダイマーダイポールが創成する量子パイ電子液晶

公募研究

研究領域量子液晶の物性科学
研究課題/領域番号 22H04459
研究機関東北大学

研究代表者

佐々木 孝彦  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20241565)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード分子性有機導体 / 量子スピン液体 / ダイマーダイポール
研究実績の概要

本研究では,分子性有機物質である量子スピン液体κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3 とその周辺物質を対象として,スピン非秩序状態における電荷(ダイマーダイポール)揺らぎ-分子格子フォノン結合によるクラスター化・液晶化形成を低エネルギー分光手法により実験的に明らかにすることを目的としている.2023年度は,同物質の中性子非弾性散乱による電荷,スピン状態と分子格子との結合による低エネルギー分子格子ダイナミクスの測定とその解析,物理モデルとの比較に成果があった.中性子散乱実験はフランス,グルノーブルのラウエ-ランジュバン研究所において2021-22年度にリモート実験によって国際共同研究として実施し,その結果の解析と理論モデルの構築,他の物性報告との対比によって進めた.その結果,この物質で観測される6K異常と呼ばれる種々の物理量に異常が観測される温度よりも高温側では,異常なフォノンダンピングが観測され,その現象説明として,分子ダイマー上に発現する電荷ダイポールによる電荷揺らぎが格子と結合した結果であると結論付けた.一方で6K以下では,フォノン構造が明瞭になり,電荷揺らぎが凍結しフォノンとの結合が弱くなっていることを示唆する解析結果を得た.この観測は6K異常が非磁性低温秩序(VBS)相への相転移であるとする報告とも整合する.これらの結果をもとに,エックス線照射によるランダムネスを導入した試料を準備し,2023年度末に再びラウエ-ランジュバン研究所において中性子非弾性散乱実験を行い,6K異常に対するランダムネスの影響についての研究を進めた.その結果,6K異常はランダムネスにより抑制される一方で,3K以下でリラクサー的なフォノンの緩和現象が観測された.これらの結果から分子ダイマーダイポールが誘起する量子的クラスター,液晶状態の統一的な理解に向けた基礎となる成果を得ることができた.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Goethe University, Frankfurt/MPI-CPfS(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Goethe University, Frankfurt/MPI-CPfS
  • [国際共同研究] Institute Laue Langevin(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Institute Laue Langevin
  • [雑誌論文] Electron spin resonance spectroscopic evidence of the transition to a spin-singlet state in the monomer Mott insulator (BEDT-TTF)Cu[N(CN)2]22024

    • 著者名/発表者名
      Nuryadin Muhammad Khalish、Oshima Yugo、Yoneyama Naoki、Iguchi Satoshi、Sasaki Takahiko
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 109 ページ: 125115/1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.109.125115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combined experimental and theoretical studies on glasslike transitions in the frustrated molecular conductors θ-(BEDT-TTF)2MM'(SCN)42024

    • 著者名/発表者名
      Saito Yohei、Ganter Owen、Shang Chao、Hashimoto Kenichiro、Sasaki Takahiko、Winter Stephen M.、Mueller Jens、Lang Michael
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 6 ページ: 023003/1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.6.023003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microscopic evidence for preformed Cooper pairs in pressure-tuned organic superconductors near the Mott transition2023

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Tetsuya、Miyagawa Kazuya、Matsumoto Mitsunori、Sasaki Takahiko、Kanoda Kazushi
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 5 ページ: 023165/1-17

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.5.023165

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Artificial non-magnetic disorder effect and devastation to the FFLO phase in layered organic superconductor κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)22024

    • 著者名/発表者名
      Shiori Sugiura, Shusaku Imajo, Koichi Kindo, Takahiko Sasaki
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] 直方晶κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Clの赤外磁気光学カー効果2024

    • 著者名/発表者名
      井口敏, 小林広樹, 池本夕佳, 古川哲也, 伊藤弘毅, 岩井伸一郎, 森脇太郎, 佐々木孝彦
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] 常圧有機ディラック電子系α-(BETS)2I3における熱電効果と熱伝導2024

    • 著者名/発表者名
      古川哲也, 西川哲也, 井口敏, 加藤拓洋, 小林拓矢, 谷口弘三, 佐々木孝彦
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] 有機伝導体κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3の強磁場超音波測定2023

    • 著者名/発表者名
      髙橋大典, 杉浦栞理, 今城周作, 野村肇宏, 浦井瑞紀, 宮川和也, 金道浩一, 小濱芳允, 鹿野田一司, 佐々木孝彦
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] 層状有機超伝導体β”-(ET)2[(H2O)(NH4)2Cr(C2O4)3]・18-crown-6における層間インコヒーレント伝導2023

    • 著者名/発表者名
      杉浦栞理, 佐々木孝彦, 寺嶋太一, 宇治進也, 圷広樹, 中澤康浩, Toby Blundell, Lee Martin
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] Noise spectroscopy in layered organic superconductor κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)22023

    • 著者名/発表者名
      Shiori Sugiura, Takahiko Sasaki, Tim Thyzel and Jense Mueller
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Liquid Crystals 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Inelastic neutron scattering study on lattice dynamics at the 6K anomaly in the quantum spin liquid candidate κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)32023

    • 著者名/発表者名
      Masato Matsuura, Takahiko Sasaki, Makoto Naka, Jens Mueller, Oliver Stockert, Andrea Piovano, Naoki Yoneyama, Michael Lang
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Liquid Crystals 2023
    • 国際学会
  • [備考] 東北大学金属材料研究所低温電子物性学研究部門

    • URL

      https://cond-phys.imr.tohoku.ac.jp/index.html

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公開日: 2024-12-25  

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