2021 Fiscal Year Research-status Report
パルス磁場中精密測定で拓く有機固体の強磁場量子物性
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20K14406
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
今城 周作 東京大学, 物性研究所, 特任助教 (30825352)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | パルス強磁場 / 熱測定 / 有機超伝導体 / 強磁場 / 有機伝導体 / 装置開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題はパルス強磁場中精密測定装置の開発をベースにし、開発された装置を使用して有機伝導体の強磁場新奇量子相の研究を目標としている。2020年度は測定装置開発を従点的に行い、当該年度では開発した装置系を活用して幾つかの有機物の強磁場測定を行った。
本課題ではFFLO状態と呼ばれる強磁場中で発現する非従来の対形成機構をもった超伝導状態を測定対象物性の一つとしている。FFLO状態の発現には強磁場だけでなく、精密な磁場角度制御や電子系の純良性などが求められるため実験難度が高く、更にFFLO状態への転移は小さなエントロピー変化しか示さないために検出が容易ではない。2020年度に開発した多目的の精密角度制御パルス強磁場用測定プローブを用いて複数の測定手法で複数のFFLO候補物質（κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Brの磁場侵入長測定、κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2の超音波測定、λ-(BETS)2GaCl4の磁気熱量効果）にアプローチすることができ、FFLO状態の検出に有利な測定手法だけでなく、物質間比較からFFLOに重要な物理パラメータの決定ができ、それぞれの成果が論文として出版・投稿され、次年度以降への研究課題へとも繋がっている。
これらFFLO候補物質は強相関電子系に属しており、バンド幅制御によりMott転移や電荷秩序転移を示す。本課題の研究を行う際に、これら周辺物性の強磁場応答に関してもいくつか新しい知見が得られたため、共同研究者と他の課題へ発展させている。
本研究課題で実施した類似測定・物理を有機物だけでなく無機物へ拡張、展開し、外部研究室との共同研究にも利用し、多岐にわたる研究課題に貢献している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度に行った実験や装置開発について学術雑誌へ論文として投稿し、既に複数報が出版されており目に見える成果としても順調に進捗が得られている。2021年度に計画していた測定の多くも完了でき、特にFFLO超伝導の強磁場中精密角度分解測定では多くの詳細な情報が得られ、現在は論文を投稿中である。Mott転移に関しても共同研究者と研究を進め、強磁場下でのMott転移の挙動の起源が明らかとなってきたという点で当初の計画より進展している。
しかし、昨年からの半導体業界の問題によって新しく購入予定であった装置の納品が半年近くかかり、最終的な仕上げである測定環境整備の検証に遅滞が発生したため、当初2年の計画であった本課題を延長することになっている。これまでに試験を重ねた上での最終的な測定環境の仕上げであるため、残りは2022年度に迅速に完了でき、ほぼ概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの測定装置開発と実際の測定により、本課題での研究目標の一つであるFFLO超伝導に関して有効な測定法・重要な物理パラメータが明らかとなった。今後は有機物だけでなく無機物なども含めて物質間での比較をし、更に理解を深める。他に興味深い周辺物性として金属ー絶縁体転移の磁場応答にも既にいくつか知見が得られ始めたため、他の外場による物理量変化との比較を含めて新しい量子物性の理解へと繋げていく。
また、延長に関しては最終的に2021年度3月末に必要な物品が納品されたため、2022年度4月から最終的な測定環境構築を行なっている。既にこの2年間で使用した測定系の完成であるため、実際の測定への応用・試験は迅速に完了させる。
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| Causes of Carryover |
2021年度は世界的にも半導体業界に大きな停滞が生じたために測定計器類の手配が著しく遅れている。当該課題においても最終的な装置系の構築で予定していた電子機器の納品に半年以上の時間を要し、3月時点でも納期が未定であったため周辺部品等の購入を含め次年度へ使用を延長した。
更に、COVID19の世界的流行の影響が引き続いており、学会がオンラインかオンサイトかどうかの判断が微妙な時期である。本課題成果の発表を行った日本物理学会では、当初はオンサイト開催による現地参加を想定していたが、年度末に急遽オンライン開催へと変更されたため、旅費関連で次年度使用額が発生した。
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