Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

中性-イオン性転移 / 輸送現象 / 電荷秩序 / 有機導体 / 分子性固体 / 核磁気共鳴 / Thoullesポンピング

本研究課題では課題遂行のため分子性物質の電荷が示す電荷秩序、中性-イオン性転移およびそれに関連した現象に着目している。
研究二年目にあたり、中性-イオン性物質であるTTF-CAの輸送特性の測定を主に行った。油圧セルで試料への圧力を制御しながら、中性相、イオン性相、さらにこの二つが拮抗する領域それぞれの領域でゼーベック係数の測定を行った。本物質は電気抵抗の圧力依存性が大きい。そのため、電気抵抗とゼーベック係数の圧力依存性測定を独立に行った場合、測定時の圧力が同じかどうかという問題が生じる。そこで、電気抵抗とゼーベック係数を同時に測定することでこの問題を回避した。ゼーベック係数の符号から、中性相では正、イオン性相では負のキャリアの方が移動度が大きく、中性とイオン性の境界領域付近ではゼーベック係数は0 となり、各符号のキャリアが同程度の移動度を有している可能性を示した。さらに、ゼーベック係数の温度依存性からエネルギーギャップを見積もると、中性-イオン性転移温度より低温側においては、電気伝導度から求めたものと近い値となり、これは半導体描像と矛盾しない。一方で、トポロジカル励起が支配的と考えられる高温領域では両者の値は異なり、単純な半導体描像では説明できない熱電効果が生じている可能性がある。誘電相において非相反伝道の測定にも着手した。誘電相ではポーリングさせる必要があることから高速バイポーラ電源を、また電圧をモニターするためにデジタルオシロスコープを導入した。
有機導体theta-(BEDT-TTF)2I3塩に一軸加圧をすると、金属状態から絶縁状態へと変化する。この起源を調べるためにNMR測定を行った。その結果、NMRスペクトルの複雑な圧力依存性が観測された。

ディラック電子系 / 有機導体 / 核磁気共鳴 / 輸送現象測定 / 輸送現象 / 電子相関 / 電荷秩序 / 圧力

ディラック電子系は線形分散を持つバンドのため電子の質量はゼロである。しかし条件が整った時に質量を獲得するということが理論的に示唆された。そこで本課題では有機ディラック電子系物質a,q-(BEDT-TTF)2I3に対して輸送現象と核磁気共鳴測定を用いて、電荷自由度、スピン自由度の観点からマッシブ相の可能性を探った。
その結果、ディラック電子相では圧力によって電子相関の程度を変えていくと両測定において、温度依存性に違いが見られることを見出した。
これが理論的に示唆されているマッシブ相かどうかはさらなる検証が必要となるが従来、同一と考えられてきたディラック電子相に違いがあるというあたらな見識を得た。

電荷秩序 / 崩壊 / 融解 / バンド幅制御 / 三角格子 / フラストレーション / 電気抵抗 / NMR / 3角格子 / 有機伝導体 / 強電子相関系

電荷秩序の崩壊と融解の物理について調べるため電気伝導度および核磁気共鳴(NMR)を用いて測定した。対象とした物質は有機伝導体(DI-DCNQI)_2Agとθ-(ET)_2RbZn(SCN)_4である。
擬1次元有機導体である(DI-DCNQI)_2Agのバンド充填は1/4でありバンド理論に従えば金属となることが期待されるが、この物質では電荷秩序を起こし絶縁体になることが分かっている(この電荷秩序に関する実験としては^<13>C NMR,^1H NMRそしてXRD測定などが報告されている)。電荷秩序状態にあるこの物質に圧力を印加することによって系を金属化することに成功した。電荷秩序が融解して出現した金属状態は、通常の金属と異なり電気抵抗が温度の3乗に比例するという特異な電子状態にあることを発見した。我々は得られた結果をもとに温度-圧力相図を作成した。これによると、電荷秩序の融解線は3重臨界点をもつ。この点を境に低圧側では融解線は2次相転移であり、高圧側の融解線が消える直前では1次相転移線であることがわかった。
擬2次元系で1/4充填のバンド構造をもつθ-(ET)_2RbZn(SCN)_4は電荷配置にフラストレーションが存在する系である。この物質を徐冷すると、格子変調を伴って電荷秩序を形成する。室温において線幅の細いNMRスペクトルも急冷することにより低温で広がる。緩和率の測定結果と合わせると、系が不均一な状態にあることがわかった。徐冷と急冷、2つの状態においてT_2測定を行った。特に急冷状態についてはより注意を払って実験を行った。その結果、不均一を示すNMR測定の結果は、電荷グラスとも呼べる電荷のフラストレーションに起因する状態を示していると考えられることが分かった。

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