多軌道モット有機導体の作る新電子相とスピン輸送

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有機導体α-(BETS)2I3の電気抵抗は50K以上では温度に依存せず常圧でディラック電子系的振る舞いを示す。われわれはこれまでに、電気抵抗、NMR、第一原理計算、磁化率測定を通してこの物質が常圧で2meV程度の小さなギャップを持つ二次元ディラック電子系であることを明らかにしている。一方、50K以下で電気抵抗は半導体的な温度依存性を示し、電荷秩序や磁気秩序相転移の可能性が指摘されているほか、スピンホール絶縁体などエキゾチックな基底状態の可能性が理論的に議論されている。このためさまざまな可能性について多角的な実験から検証することが必要である。電荷秩序相転移の可能性を検証するため新たに誘電率測定システムを構築し温度・周波数依存性を測定した。この結果、既知の有機導体の電荷秩序相転移の際に観測されるような増強が観測されなかった。一方、13C, 1H, 137IのNMRのスペクトルを測定したところ50~100K以下で非自明なスペクトルの分裂が観測された。分裂が観測され始める温度が互いに異なることから相転移と考えることが困難であり新たなクロスオーバー現象を観測していると考えることができる。NMRの研究においては準備実験として常圧で電荷秩序相転移を示すことが確立している関連物質α-(BEDT-TTF)2I3のヨウ素核NQRのスペクトルおよび核磁気緩和率を測定し、有機導体における電荷秩序がNQR法でどのように観測されるか、についての知見を整理することに成功した。ここで記したディラック電子系に限らず、汎用的な装置開発として、誘電率測定系および専用プローブの建設を行い広い温度周波数範囲で測定が可能なようにした。また新たな磁性研究の手法の新規開拓としてNV量子センサNMR測定系のプロトタイプを建設した。