2003 Fiscal Year Annual Research Report
特異な空間トポロジーを持つ低次元導体の創製と、その新規量子現象の探索
Project/Area Number |
02J00588
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
常田 琢 北海道大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | トポロジカル結晶 / 電荷密度波 / ナノチューブ / X線 |
Research Abstract |
1.NbSe_3トポロジカル結晶の結晶学的研究 リング・メビウスの輪などの結晶形を持つトポロジカル物質は、直線結晶の弾性変形にその起源を持つ。よってこれらの結晶構造中にひずみや残留応力があると予測され、電子物性(特に電荷密度波状態)の特徴を理解するためには構造解析が必須だった。そこで我々は財団法人高輝度光科学研究センターにおいて、放射光X線による構造解析を行った。 まず、トポロジカル結晶の特徴的な結晶形を保ったまま、かつ微小結晶であっても充分な信号が得られる測定法を模索した。その結果、Gandolfi型回転カメラを用いて撮影したデータをRietveld法によって解析する方法で高精度な測定ができることが明らかになった。 構造解析によると、リング結晶の残留応力の絶対値は塑性論から予測される値と矛盾ないと分かったが、方向も含めた値では結晶変形からの予想と整合せず、謎を残す結果となった。更に奇妙なことに、8の字結晶では残留応力が一桁小さく、結晶トポロジーによる特徴がはっきりした。 トポロジカル結晶では電荷密度波転移温度に結晶形依存性があることが分かっていたが、今回の測定結果より、局所的な格子ひずみがその原因ではないことが判明した。従って結晶トポロジーが電子物性に影響を与えられるという新概念の実証に一歩近づいたと言える。 2.NbSe_2ナノチューブの新規作成法の発見 2セレン化ニオブNbSe_2は異方的金属であり、低温で超伝導及び電荷密度波状態をとるなど、ナノチュープ(NT、直径10nm程度の円筒構造)を作る物質の中でも際立った特徴を持っている。NbSe_2NTは最初の発見以来合成成功の報告がなかったが、我々は気相成長法によって作製されたNbSe_2結晶中にNTが含まれていることを発見した。加えて、気相成長中に起こり得るNbSe_3からNbSe_2への脱Se反応に基づく成長モデルの提案を行った。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] T.Tsuneta, S.Tanda: "Formation and Growth of NbSe_3 Topological Crystals"Journal of Crystal Growth. 264/1-3. 223-231 (2004)
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[Publications] T.Tsuneta, T.Toshima, K.Inagaki, T.Shibayama, S.Tanda, S.Uji, M.Ahlskog, P.Hakonen, M.Paalanen: "Formation of Metallic NbSe_2 Nanotubes and Nanofibers"Current Applied Physics. 3. 473-476 (2003)
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[Publications] T.Tuneta, S.Tanda, K.Inagaki, K.Yamaya, N.Hatakenaka: "The Formation by the Spooling Mechanism of Nπ-twisted Loop Crystals of NbSe_3: A New CDW Conductor"TOWARD THE CONTROLLABLE QUANTUM STATES (World Scientific Publishing), edited by-Hideaki Takayanagi and Junsaku Nitta. 329-333. 1544-1545 (2003)
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[Publications] Taku Tsuneta, Satoshi Tanda, Katsuhiko Inagaki, Yoshitoshi Okajima, Kazuiko Yamaya: "New Crystal Topologies and the Charge-Density-Wave in NbSe_3"Physica B. 497-501 (2003)
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[Publications] 常田琢, 丹田聡: "メビウス結晶の生成機構-トポロジカル物質の発見"化学と工業. 56. 991-993 (2003)