公募研究
物質中で発生する電荷の揺らぎは、固体素子において通常ノイズとして邪魔者扱いされるが、物質の秩序形成や相変化の根幹を担うことがしばしばある。例えば、電子の局在－非局在状態間遷移、電荷密度波のスライディング、量子極限まで達したショットノイズなどの研究から、電子のダイナミックな性質とそれに関連する物性が明らかにされた報告がいくつかある。ところがこれまでに、空間・時間・エネルギーから電荷揺らぎを系統的に調べた研究はきわめて少ない。これは、電荷揺らぎを多面的に探求するための有効な計測手段がこれまでになかったためである。本研究の目的は、試料全体の平均量でなく、電荷揺らぎの局所的な情報を探求し、揺らぎの空間的構造やその発現の背後にある微視的メカニズムを解明することである。本年度では、導電性有機高分子における非平衡伝導特性について研究を行った。電気伝導の温度依存性を調べたところ、（１）温度200Ｋ付近で電気抵抗の温度依存性のべき数が急激に変わる、（２）200Ｋでの電流－電圧（I-V）特性が急激に非線形になる、ことを見出した。このような急な非線形は200Ｋ付近でしか見られない。低温下（3～15K）では正の磁気抵抗が観測されたため、ホッピング伝導による機構を示している。したがって、200Ｋ付近における温度依存性のべき数変化は、ホッピング伝導を特徴づけるエネルギーや伝導状態が変わることを示唆しており、I-V特性の大きな非線形性はその状態遷移に帰することができる。
2: おおむね順調に進展している
計測の対象となる非平衡伝導について興味深い結果を得た。特に急激な非線形性は、伝導に必要となる特徴的なエネルギーが移り変わることを示唆しており、来年度に空間構造を調べる上で重要な知見である。また、カーボナノチューブについても同様の研究を行っており、比較しながら進めていくことができる。
平成26年度に見出された現象において、200Ｋ付近前後で電子状態の空間分布がどのように変化しているかを可視化することは、非平衡・非線形伝導を解明する上で興味深い。平成27年度では、イメージングシステムの改良（S/N比の改善）に取り組み、局所的な状態のマッピングを行う。
すべて 2014 その他
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)
Nano Letters
巻: 14 ページ: 3953-3958
10.1021/nl5012678
http://diana.pe.titech.ac.jp/kawano/index.html
