Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

スピン液体 / スピノンフェルミ面 / 強磁場 / 核磁気共鳴 / 輸送特性 / 強相関電子系 / フラストレーション / 量子スピン液体 / スピノン / 分子性物質

本研究課題は、「スピン液体」の微視的状態の理解を目指している。対象とする物質は有機スピン液体候補物質であるk-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3とEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2である。
研究初年度では、スピン液体を説明する一つのモデルであるスピンノンフェルミ面の検出を目指して核磁気共鳴および高磁場物性の測定を行った。
スピノンのフェルミ面が存在する場合、物理量に磁場に対する量子振動が期待される。この検出を目的として、東京大学物性研、国際超強磁場科学研究施設のパルス磁場を利用してトルク、磁気熱量効果、誘電率、超音波速度、電気抵抗測定を行った。両塩ともに50 Telaまで明瞭な量子振動は観測されなかった。一方で、k-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3はEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2よりも大きな磁場依存性を示し、6 Kという特徴的な温度で磁気熱量効果と超音波速度の磁場依存性に顕著な変化が見られた。これに対してEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2では特徴的な温度の存在は確認できないなど両塩に違いがみられた。
また、k-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3について1H NMR測定を常圧で行った結果、スピン-格子緩和率は6K付近までは13C NMRのそれと同じ温度依存性を示すのに対し、それ以下では違いが生じ、3K付近でピークを観測した。この起源を探るべく、磁場強度および印加角度依存性の測定を行い、試料依存性も調べた。その結果、緩和率のピーク構造は、異なる試料でも観測され、磁場方向依存性が無く、磁場強度とともに抑制されることが分かった。
また、ドープされたスピン液体の候補物質として注目されているk-(BEDT-TTF)4Hg2.89Br8の13C NMR研究も開始した。

分子性導体 / 強相関電子系 / 誘電物性 / 電荷ガラス / Dirac電子系 / スピン液体 / 超伝導 / 分子性物質 / 可制御性 / 誘電性 / ディラック電子 / モット転移 / ディラック電子系 / 有機導体

我々は、分子性物質の構造的な可制御性を利用することで、誘電性、伝導性、磁性、半導体といった既成の学問分野の境界領域に潜む未知の物性を発掘し、物質科学における新たな研究の潮流を創出することを目指した。その結果、電子移動型強誘電体における新奇な電気的/磁気的励起の発見、電子系におけるガラス形成の学理構築、質量ゼロのDirac電子系における特異な電子相関効果の発見、スピン液体と金属状態の共存状態の発見等、分野を跨ぐ成果を得た。これらの成果は、物性科学における新たな境界領域のシーズとなることが期待される。

分子性物質 / 電場応答 / 非線形伝導 / 準安定状態 / 強相関電子系 / チェッカーボード型電荷秩序 / 巨大非線形伝導 / 電場誘起準安定状態 / ラマン分光 / 電荷秩序揺らぎ / 分子の自由度 / 外場応答

チェッカーボード型電荷秩序相とダイマーモットー相が低温絶縁相で共存するなど特異な電子状態を持つ有機導体β型DMeET塩において、電場応答を調べたところ、大きな非線形伝導と電場誘起の準安定状態を観測した。非線形伝導を調べたところ、電子系の応答であるため、電場の3乗に比例する速い外場応答であること、またパルス電場をラマン分光と同期した測定により、電場誘起準安定状態は、電荷秩序が緩んだ状態ながら、中程度の抵抗を保つ準安定状態であることが明らかとなった。

【研究分担者】
宮川和也	東京大学	大学院工学系研究科(工学部)	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
賀川史敬	東京大学	大学院工学系研究科(工学部)	准教授	(Kakenデータベース)
伊藤哲明	東京理科大学	理学部第一部応用物理学科	准教授	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
宮川和也	東京大学	大学院工学系研究科	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
高橋一志	東京大学	物性研究所	助教	(Kakenデータベース)
森健彦	東京工業大学	大学院・理工学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
森健彦	東京工業大学	大学院・理工学研究科	教授	(Kakenデータベース)