1次元性と幾何学的効果を利用した巨大磁気抵抗

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本研究は、1次元系および電子系のフラストレーションに起因する電子相のゆらぎを活用して、磁気抵抗を増幅するとともに、機構を明らかにすることが目的である。特に、巨大な磁気抵抗効果を示すフタロシアニン分子系の伝導体を主な研究対象としてきた。この磁気抵抗を理解する上で、本物質の基底状態を解明すること不可欠である。平成19年度では、基底状態における電荷状態について精査するためにSPring-8で高精度X線回折を行い、1次元伝導方向の格子定数に対して2倍周期に対応する散漫散乱を明らかにした。本物質は1/4フィリングなので、上記の実験より電子相関効果によって電荷秩序が形成され、その結果、低温で絶縁化していることが明らかになった。次に、磁場印加によって抵抗が減少する機構を明らかにすることが重要になってきた。磁場印加による電荷秩序構造の不安定化も期待される。そこで平成20年度は、強磁場下でX線回折を行えるように、岡山大学の回折装置で散漫散乱の測定を試みた。バックグラウンドを低減することによりブラッグ反射より6桁程度強度が弱い散漫散乱の測定に実験室系の装置で成功した。散漫散乱の温度依存性を精査したが、低温になるにつれて散漫散乱は単調かつ緩慢に増加する傾向が得られ、電荷秩序のゆらぎが高温より存在していることが示唆された。これは、本物質が強い1次元性を有する事および、HOMOにおける"有効的なスピン間相互作用(effective J)"と、next HOMOにおける反強磁性的相互作用が競合している事などに起因していると考えられ、詳細について現在精査を進めている。今後はさらに10テスラ級の超伝導マグネットを用いて、強磁場下での電荷秩序を精査していく。