フラストレートした強相関電子系における電荷グラス的挙動の研究

本研究は、電荷秩序性と三角格子に起因する幾何学的フラストレーションの両方を本質的に有するtheta-(BEDT-TTF)2X系を対象にし、電荷フラストレーションという切り口で非自明な電子状態の探索を目指したものである。平成27年度までにの研究では、電子ガラス状態が三角格子上の電子系で起こり得ることを実証し、さらに、電子のガラス形成能が三角格子の異方性をパラメータとして包括的に理解できることを示した。平成28年度は、電子の持つ量子性が電子ガラスにどのような影響を及ぼすかという観点で研究を行った。具体的には、theta-(BEDT-TTF)2X物質群の中で、最も強くフラストレートしているtheta-(BEDT-TTF)2I3を用いて、電気抵抗ノイズ測定から電荷秩序もしくは電荷ガラス相の量子融解の可能性を検証した。その結果、電荷ガラス相とは性質の異なる巨大な抵抗揺らぎの存在が明らかになった。観測された抵抗揺らぎを解析したところ、ノイズスペクトルの解析に広く用いられている現象論的なモデル(DDHモデル)が適用できず、すなわち、非熱活性的な揺らぎ、もしくは互いに強く相関した揺らぎが支配的であることが結論づけられた。この起源として、電荷秩序相もしくは電荷ガラス相の量子臨界的な揺らぎが考えられ、強いフラストレーションが、揺らぎの性質をガラス的な古典揺らぎから量子臨界揺らぎに変化させたことを示唆する。電子自由度の量子臨界現象を実験的に捉えた例は過去ほとんどなく、今回の系は、フラストレーションをパラメータとした電荷秩序量子臨界性という新たな研究分野の舞台になる可能性がある。以上の内容は、現在論文として纏めているところである。

本研究は、電荷秩序性と三角格子に起因する幾何学的フラストレーションの両方を本質的に有するtheta-(BEDT-TTF)2X系を対象にし、電荷フラストレーションという切り口で非自明な電子状態の探索を目指したものである。平成27年度までにの研究では、電子ガラス状態が三角格子上の電子系で起こり得ることを実証し、さらに、電子のガラス形成能が三角格子の異方性をパラメータとして包括的に理解できることを示した。平成28年度は、電子の持つ量子性が電子ガラスにどのような影響を及ぼすかという観点で研究を行った。具体的には、theta-(BEDT-TTF)2X物質群の中で、最も強くフラストレートしているtheta-(BEDT-TTF)2I3を用いて、電気抵抗ノイズ測定から電荷秩序もしくは電荷ガラス相の量子融解の可能性を検証した。その結果、電荷ガラス相とは性質の異なる巨大な抵抗揺らぎの存在が明らかになった。観測された抵抗揺らぎを解析したところ、ノイズスペクトルの解析に広く用いられている現象論的なモデル(DDHモデル)が適用できず、すなわち、非熱活性的な揺らぎ、もしくは互いに強く相関した揺らぎが支配的であることが結論づけられた。この起源として、電荷秩序相もしくは電荷ガラス相の量子臨界的な揺らぎが考えられ、強いフラストレーションが、揺らぎの性質をガラス的な古典揺らぎから量子臨界揺らぎに変化させたことを示唆する。電子自由度の量子臨界現象を実験的に捉えた例は過去ほとんどなく、今回の系は、フラストレーションをパラメータとした電荷秩序量子臨界性という新たな研究分野の舞台になる可能性がある。以上の内容は、現在論文として纏めているところである。