2023 Fiscal Year Annual Research Report
キラル分子が誘起する新規な超伝導機能の計測と解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Condensed Conjugation Molecular Physics and Chemistry: Revisiting "Electronic Conjugation" Leading to Innovative Physical Properties of Molecular Materials |
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| Project/Area Number |
23H04014
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木俣 基 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20462517)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | キラル分子 / 非相反伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではキラル分子を導入した超伝導体において、超伝導電流の非相反性など超伝導体の新たな機能性を探索することを目的とする。
これまでにキラル分子をインターカレートした層状超伝導体において極低温領域の電気伝導測定を行い、超伝導転移近傍で電流の非相反性を観測した。この結果はキラル分子の導入によって誘起された超伝導状態が、超伝導電流の非相反性という新たな機能性を持つことを示しており、分子物質科学において大きな学術的意義を有する。
また、キラルな結晶構造を持つ半導体において、非相反抵抗の磁場依存性を調べた結果、非相反抵抗が高磁場で飽和、減少する振る舞いを見出した。この結果は、磁場に対して単調に増加すると考えられていた非相反抵抗の従来の理解とは異なるものであり高い新規性を有する。この振る舞いを理解する物理機構として、スピン軌道相互作用によってスピン偏極したフェルミ面の形状が磁場の印加によって変化するモデルを提案し、第一原理計算と合わせてこのモデルが妥当であることを示した。
さらに、大きな反磁性を示すディラックコーン型のバンド分散を持つ分子性導体において、反磁性磁化率の大きくなる電荷密度波領域で、キャリアの移動度が非常に大きくなることを強磁場中の電気伝導測定から見出した。この結果は、巨大反磁性が発現する背景に超高移動度な電子状態が存在することを示している。高いキャリア移動度を持つ分子性物質の探索は基礎科学のみならず応用面からも重要な課題であり、本研究による新たな候補物質の発見は大きな意義を有する。
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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
キラル分子を導入した超伝導体において、超伝導転移近傍で電流の非相反性を確認できた点、またキラルな構造をもつ半導体において従来の理解では説明できない新規な振る舞いを観測し、それを説明するモデルを構築した。さらに常圧下において大きなキャリア移動度を示す分子性物質を見出しため。
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| Strategy for Future Research Activity |
キラル分子を導入した超伝導体を中心に、結晶に対する電流方位依存性や、強磁性電極を用いたスピントロニクス計測により、クーパー対のスピン偏極状態の検証などを行う。それらの実験によって、キラル分子科学とスピントロニクス、超伝導物性といった異分野融合研究の創出に貢献する。
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[Presentation] α-Fe2O3/Pt多層膜におけるスピンポンピング効果と起電力2024
Author(s)
服部冬馬, 福岡爽人A, 川喜田圭祐A, 石川裕也A, 山口裕資A, 菊池彦光A, 藤井裕A, 木俣基B, 木村尚次郎B, 菅大介C, 大江純一郎D, 増田啓人, 森山貴広
Organizer
日本物理学会2024春季大会
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[Presentation] 空間反転対称性の破れた反強磁性体EuIr4In2Ge4の微細加工と電気伝導測定2024
Author(s)
横山旭A, 仲地立B, 本間佳哉A, 仲村愛A, 清水悠晴A, 李徳新A, 三宅厚志A, 本多史憲C, 青木大A, 松田達磨B, 大貫惇睦B, D, 木俣基A
Organizer
日本物理学会2024春季大会
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[Presentation] UTe2における異常ボルテックス状態2023
Author(s)
常盤欣文, 酒井宏典, 神戸振作, Petr Opletal, 山本悦嗣, 木俣基, 淡路智, 佐々木孝彦, Y. Yanase, 芳賀芳範, 徳永陽
Organizer
日本物理学会 第78回年次大会
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