分子性磁性金属・超伝導体の構築と物性評価

分子磁性金属和超导体的构建及性能评价

• 批准号: 11224211
• 负责人: 小林 速男
• 金额: $ 26.05万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11224211/
• 关键词: 磁性有機伝導体; 分子磁性; 分子性超伝導体; 有機超伝導体; 磁性超伝導体; 有機強磁性体

13年度は本研究計画の最終年度である。研究代表者は本研究計画を申請するに当たり、磁性と伝導の相互作用により、新しい機能を発揮する磁性有機伝導体の開発を行い、これまで未開拓であった、分子磁性と分子性伝導体の2分野の境界領域を開拓する事を主な目的に掲げた。研究計画の申請以前には磁気秩序と有機超伝導が両立した有機伝導体は知られて居らず、その実現は非常に困難であろうと予想されたが、初年度に、世界初の反強磁性有機超伝導体、κ-(BETS)_2FeBr_4を発見したが、その後この系の磁性アニオン部はメタ磁性をも示すことが見いだされた。本年度はメタ磁性と有機π分子系の超伝導の相乗作用により、超伝導状態を内部磁場で制御することが可能となり1.5T程度の磁場により超伝導をシャープにON-OFF出来る機能を発揮させる事が出来る事を証明した。同時に、アニオン層のFeスピンによる有機伝導層内の内部磁場と外部磁場が打ち消し合う磁場で電気抵抗の減少が見られる事を見いだした。この発見は昨年度報告した、λ-(BETS)_2FeCl_4の磁場誘起超伝導現象を引き起こすJaccariono-Peter compensation effectが反強磁性有機超伝導体κ-(BETS)_2FeBr_4でも重要な役割を果たしている事を意味し、実際、磁場誘起超伝導現象が約12.5Tが発見されたことと一致している。無機伝導体では一例しかない希有な現象がλ-(BETS)_2FeCl_4に引き続いて有機伝導体で発見されたことは驚きである。昨年報告したλ-(BETS)_2FeCl_4の磁場誘起超伝導現象については本年度40Tを超える高磁場領域まで測定範囲を広げて温度-磁場相図を決定した。BETS分子層に発生している内部磁場は約33Tで前述のκ-(BETS)_2FeBr_4の場合の約3倍である。またFeサイトにGaを取り込んだ混晶系、λ-(BETS)_2Fe_xGa_<1-x>Br_yCl_<4-y>においても磁場誘起超伝導現象など種々な新奇な磁気-伝導現象が発見された。

Year 13 is the final year of this research project. The research representatives are interested in the development of magnetic and organic conductors in the field of magnetic and molecular conductivity. The application of the research project is very difficult to realize in the early years and the world's first antiferromagnetic organic superconductors, κ-(BETS)_2FeBr_4, and the magnetic properties of the later systems. This year, the magnetic and organic π-molecular superconductivity phase interaction, superconductivity state, internal magnetic field control, magnetic field control of 1.5 T degree, superconductivity, ON-OFF, function development and development of the matter were demonstrated. At the same time, the internal magnetic field and the external magnetic field in the organic conductive layer are reduced. The magnetic field-induced superconductivity of λ-(BETS)_2FeCl_4 was found to be about 12.5 T. The magnetic field-induced superconductivity of λ-(BETS)_2FeBr_4 was found to be about 12.5 T. A rare phenomenon in inorganic conductors is λ-(BETS)_2FeCl_4. Last year's report on magnetic-field-induced superconductivity of λ-(BETS)_2FeCl_4 was published. This year, the temperature and magnetic field phase difference were determined in the field of high magnetic field at 40T. The internal magnetic field during the formation of the BETS molecular layer is about 33T, which is about 3 times higher than that in the case of κ-(BETS)_2FeBr_4. The magnetic field induced superconductivity phenomenon was found in the mixed crystal system λ-(BETS)_2Fe_xGa_<1-x>Br_yCl_<4-y>2.

项目成果

H.Fujiwara, E.Ojima, H.Kobayashi, A.Kobayashi, 他5名: "A Novel Antiferromagnetic Organic Superconductor k-(BETS)_2FeBr_2 [where BETS=bis(ethylenedithio)tetraselena-fulvalene]"J.Am.Chem.Soc.. 123. 306-314 (2001)

H.Fujiwara、E.Ojima、H.Kobayashi、A.Kobayashi 和其他 5 人：“一种新型反铁磁性有机超导体 k-(BETS)_2FeBr_2 [其中 BETS=bis(乙撑二硫)tetraselena-fulvalene]”J.Am.Chem .社会.. 123. 306-314 (2001)

B.Narymbetov et.al.: "Origin of ferromagnetic exchange interactions in a fullerene-organic compound"Nature. 407. 883-885 (2000)

B.Narymbetov 等人：“富勒烯有机化合物中铁磁交换相互作用的起源”《自然》。

H. Tanaka, Y. Okano, H. Kobayashi, W. Suzuki, A. Kobayashi: "A Three-dimensional Synthetic Metallic Crystal Composed of Single Component Molecules"Scienc. 291. 285-287 (2001)

H. Tanaka、Y. Okano、H. Kobayashi、W. Suzuki、A. Kobayashi：“由单组分分子组成的三维合成金属晶体”科学。

S. Uji, M. Tokumoto, H. Tanaka, H. Kobayashi 他6名: "Fermi Surface Studies in the Magnetic-Field-induced Superconductor λ-(BETS)_2FeCl_4"Phys. Rev.. B64. 024531-1-5 (2001)

S. Uji、M. Tokumoto、H. Tanaka、H. Kobayashi 和其他 6 人：“磁场感应超导体 λ-(BETS)_2FeCl_4 中的费米表面研究”Phys. B64。 (2001)

L. Balicas, S. Uji, M. Tokumoto, H. Kobayashi, P. Gor'kov, 他5名: "Superconductivity in an Organic Insulator at Very High Magnetic Field"Phys. Rev. Lett. 87. 067002-1-4 (2001)

L. Balicas、S. Uji、M. Tokumoto、H. Kobayashi、P. Gorkov 和其他 5 人：“极高磁场下有机绝缘体的超导性”Phys Rev. Lett。 4 (2001)