軌道自由度を有する分子性超伝導体における電子対形成の研究

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分子性物質における超伝導を始めとする伝導性の発現条件を探るため、電子－電子間斥力と電子－格子相互作用（格子歪みによる電子同士の引力）を実験観測量から評価できるのか検討する研究である。本研究では、分子性導体を「A: 分子の二量体化が最も弱い系、B: 弱い二量化を示す系、C: 顕著な二量化を示す系、D: 結合に近い二量化を示す系、E: 単一成分系」のグループに細分して、分光学的手法により斥力と引力にまつわる量を求める。昨年度までの移動制限による影響と、装置トラブルと療養を行ったため、研究期間の延長を決断した。そのため、今年度はC・Dを優先的に研究した。Dに属するMe4Q[Pt(dmit)2]2（Q = N, P, Sb）の二量体における軌道準位を、近赤外分光により確定させたので論文発表した。高温の金属相ではHOMO由来の反結合性軌道が半充填バンドを形成する。中心金属がPdの場合とは違い、金属－半導体転移において軌道準位の入れ替わりが起こることで、価電子は斥力よりも引力の影響を受けるようになる。低温の半導体相では、LUMO由来の結合性軌道に価電子が収容され、-2価の二量体が生成することが判明した。圧力中の分子性伝導体において斥力と引力を評価できるように、ダイヤモンドアンビルと液体媒体を利用した偏光赤外スペクトルを測定する方法の開発を行い、学会発表した。赤外光を透過するtype-IIaダイヤモンドだけでなく、ナノ多結晶ダイヤモンドを使っても一部の分子内振動であれば観測可能である。また、Cに属するκ-型BEDT-TTF塩や、Dに属する X[Pd(dmit)2]2（X=1価の陽イオン）において、斥力と引力を評価できるように、実験データの解析法を探った。