有機ディラック半金属を用いた量子異常に起因するカイラル磁気効果開拓

利用有机狄拉克半金属探索量子异常引起的手性磁效应

• 批准号: 22K03533
• 负责人: 田嶋 尚也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toho University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03533/
• 关键词: 3次元ディラック半金属; 量子異常; カイラル磁気効果; プレーナーホール効果; 有機ディラック半金属

グラフェンの発見以来、ディラック半金属およびワイル半金属の物性研究が精力的に行われている。最近、本研究グループは、電子相関によりカイラル対称性が破れた3次元有機ディラック半金属を発見した。カイラル対称性が破れた3次元ディラック/ワイル半金属に対する興味の1つは、量子異常に起因したカイラル磁気効果などの散逸を伴わない新奇の輸送現象が現れることにある。既に無機物質において幾つかの実験報告例がある。しかし、有機ディラック半金属は無機物質系と異なり、質量ギャップを伴わないでカイラル対称性が破れているため、新奇のカイラル磁気効果が大いに期待される。本研究では、質量ゼロの有機ディラック半金属を題材に量子異常に起因するカイラル磁気効果を開拓することを目的にした。具体的には、電場Eと磁場Bの方向とそれらの強度をパラメーターにカイラル磁気効果の特徴である負の磁気抵抗効果等の散逸を伴わない輸送特性を見出すことである。以下が、グループメンバーそれぞれが担当した研究概要である。田嶋（研究代表者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3が高圧力下・低温で3次元ディラック半金属であることを実験的に明らかにした。次に、この物質を題材に、カイラル磁気効果の特徴である負の磁気抵抗効果、さらにはプレーナーホール効果の観測に成功し、量子異常を見出すことに成功した。川椙（研究分担者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3の純良試料を作成した。森成（研究分担者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3が高圧力下・低温で3次元ディラック半金属であることを理論的に明らかにした。有機3次元ディラック半金属を対象に、量子異常に起因したカイラル磁気効果の理論を構築し、田嶋の実験結果を理論的に解釈した。

自从发现石墨烯以来，已经积极研究了Dirac和Weil半法的物理特性。最近，研究小组发现了一个3D有机狄拉克半学，由于电子相关性而导致手性对称性损坏。手性对称性断裂的3D Dirac/Weil半法的兴趣之一是新型运输现象的出现，不涉及耗散，例如由量子异常引起的手性磁效应。已经有几份有关无机材料的实验报告。但是，与无机材料不同，有机狄拉克半法没有质量间隙的手性对称性破裂，因此高度期望一种新型的手性磁效应。这项研究旨在使用零质量的有机狄拉克半法，发展由量子异常引起的手性磁效应。具体而言，电场E和磁场B及其强度的方向被用作参数，以找到不涉及耗散的传输特性，例如负磁磁性效应，这是手性磁效应的特征。以下是每个小组成员负责的研究的摘要。 Tajima（主要研究人员）：经过实验表明，有机导体A-（BEDT-TTF）2I3是高压和低温下的3D Dirac半学。接下来，使用该材料作为受试者，我们成功地观察到了负磁性效应，这是手性磁效应的特征，以及平面霍尔效应，并成功地发现了量子异常。 Kawasugui（研究共享者）：制备了有机导体A-（BEDT-TTF）2I3的纯且良好的样本。 Mori Narita（研究合作伙伴）：理论上透露有机导体A-（BEDT-TTF）2I3是高压和低温下的3D Dirac半学。构建了由量子异常引起的手性磁效应理论，用于有机三维狄拉克半学，并对塔吉马的实验结果进行了理论解释。

项目成果

電荷秩序絶縁体α-BEDT-TTF2I3の基板上薄片単結晶における電気抵抗率の異方性

电荷有序绝缘体 α-BEDT-TTF2I3 衬底上薄单晶的电阻率各向异性

• 发表时间: 2022
• 作者: 川椙義高;大上達也;山本浩史;加藤礼三;田嶋尚也
• 通讯作者: 田嶋尚也

有機ディラック電子系の低磁場下輸送特性

有机狄拉克电子系统的低磁场传输特性

• 发表时间: 2023
• 作者: Suda Masayuki;Thathong Yuranan;Promarak Vinich;Kojima Hirotaka;Nakamura Masakazu;Shiraogawa Takafumi;Ehara Masahiro;Yamamoto Hiroshi M.;Hiroshi Yamamoto;田嶋尚也，川椙義高，岡竜平，内藤俊雄，加藤礼三，西尾豊
• 通讯作者: 田嶋尚也，川椙義高，岡竜平，内藤俊雄，加藤礼三，西尾豊

Strain-induced massless Dirac fermion state of the molecular conductor <i>α</i>-(BEDT-TTF)₂I₃

分子导体的应变诱导无质量狄拉克费米子态<i>α</i>-(BEDT-TTF)₂I₃

• DOI: 10.1063/5.0141023
• 发表时间: 2023
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Kawasugi Yoshitaka;Suzuki Haruto;Yamamoto Hiroshi M.;Kato Reizo;Tajima Naoya
• 通讯作者: Tajima Naoya

有機ディラック電子系における量子異常

有机狄拉克电子系统中的量子异常

• 发表时间: 2022
• 作者: 田嶋尚也;川椙義高;岡竜平;内藤俊雄;加藤礼三;西尾豊
• 通讯作者: 西尾豊

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