2003 Fiscal Year Annual Research Report
有機ラジカル結晶を用いた新奇強相関物質の探索と光誘起磁気相転移の研究
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15340094
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
武田 淳 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (60202165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小平 哲也 産業技術総合研究所, 界面ナノアーキテクトニクス研究センター, 主任研究員 (40356994)
大野 かおる 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40185343)
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| Keywords | 有機ラジカル / TTTA / 光誘起相転移 / モット絶縁体 / 常磁性反磁性磁気相転移 / ラマン散乱 / 赤外吸収 / 第一原理計算 |
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| Research Abstract |
有機ラジカル1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl(以下TTTA)結晶は、室温を挟む広い温度領域にわたって磁気双安定領域を持つ一次の常磁性-反磁性磁気相転移が見出されて以来、新規の強相関物質・光誘起相転移を示す物質として注目されている。また、室温付近において光による分子磁性のスイッチングが期待できることから、新規分子デバイスの創製という観点からも興味深い物質である。本研究では、TTTAラジカル結晶を強相関物質の1つと捉え、(1)TTTAの電子状態・常磁性-反磁性磁気相転移のメカニズムを実験的・理論的に明らかにすること、(2)TTTA結晶の光誘起磁気相転移発現の条件を確立し光による磁性の制御をめざすこと、そしてそれらの結果を元に(3)ラジカル分子を用いた新規強相関物質や分子磁性材料の分子設計への指針を示すこと、を目的とする。
本年度は、顕微ラマン散乱測定・赤外吸収測定から有機ラジカル結晶丁TTTAの光誘起相転移の閾値特性・励起波長依存性を調べ、実験的に光誘起相転移発現のメカニズムを明らかにすることを試みた。その結果、最低励起状態を光励起すると、閾値をもって低温相(反磁性相)から高温相(常磁性相)へ光誘起相転移すること、励起エネルギーを変えるとその閾値特性が変わることを見出した。また第一原理計算により、TTTAのバンド構造、誘電関数,反射率、反磁性磁化率、振動モードを計算した。その結果、TTTAの低温相はヤンテラー効果により2量体化が解け、いわゆる一種のパイエルス転移により絶縁体となること、高温相はモット絶縁体であることが明確に示された。
この他、関連研究として、プロトン移動型有機フォトクロミック化合物の光誘起構造変化、ワイドギャップ半導体における励起子-モット転移の動的過程を明らかにした。
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Research Products
(8 results)
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[Publications] T.Matsuoka, J.Takeda, S.Kurita, T.Suemoto: "Real-Time Capturing of the Nuclear Wave-Packet Shape in the Self-Trapped Excitons"Phys.Rev.Lett.. 91. 247402(1)-247402(4) (2003)
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[Publications] J.Takeda, M.Imae, O.Hanado, S.Kurita, M.Furuya, K.Ohno, T.Kodaira: "Photoinduced Magnetic Phase Transition in an Organic Radical 1,3,5-Trithia-2,4,6-Triazapentalenyl at Room Temperature"Chem.Phys.Lett.. 378. 456-462 (2003)
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[Publications] M.Furuya, K.Ohno, T.Morisato, Y.Kawazoe, J.Takeda: "Band Structure Calculation of TTTA Crystal"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. 28. 911-914 (2003)
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[Publications] Y.Toshine, J.Takeda, H.J.Ko, T.Yao: "Conversion of an Electron-Hole Plasma into a High Density Excitonic State in ZnO Epitaxial Thin Films"phys.stat.sol.(c). 1. 839-842 (2004)
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[Publications] J.Takeda, K.Takagi, T.Okabe, H.J.Ko, T.Yao: "Relaxation and Diffusion of Photoexcited Carriers in ZnO Epitaxial Thin Films"phys.stat.sol.(c). 1. 678-681 (2004)
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[Publications] T.Suemoto, T.Matsuoka, J.Takeda, S.Kurita: "Nuclear Wave-Packet Dynamics in the Localized Excitons of Halogen-Bridged Platinum Complexes"J.Lumin.. (印刷中). (2004)
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[Publications] M.Furuya, K.Ohno, J.Takeda, Y.Kawazoe: "Electronic Structure Calculation of the TTTA molecular Crystal"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. (印刷中). (2004)
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[Publications] J.Takeda, A.Nashiro, S.Kurita: "Photoinduced Intramolecular Proton Transfer in 2- and 4-(2,4-Dinitrobenzyl)pyridine"J.Lumin.. (印刷中). (2004)
