複雑な分子誘導体の電子状態のモデルの構築と電子相関の研究

種々の準2次元的結晶を作るBEDT-TTF塩は分子そのもの及び結晶構造の複雑性のために電子状態の特質を良く捕らえた簡単化した電子状態モデルがこれ迄作られなかった。そのためBEDT-TTF塩の特徴である有機金属、超伝導体としての性質に電子相関効果がどのように寄与しているかという重要な理論的問題の研究が行われなかった。この研究ではBEDT-TTF分子に対してはエチレン基の超共役を取り入れたπ電子に対するPariser-parr-Pople(PPP)モデルを用い、βおよびκ型結晶の4分子クラスターに対する周期境界条件下でのHartree-Fock(HF)計算を行い、その特徴を再現する微視的モデルを構築する。クラスターのトップ4準位では各分子の最高被占準位(HOMO)のみが含まれ他準位の混合はほとんどない。塩では2分子のHOMOから1電子が引き抜かれる。HOMOから1電子を抜いた準位(SOMO)はHOMO内での電子間クローン反発Uが大きいので下に沈む。その位置に共鳴する準位があるとSOMOはクラスターに拡がる。しかし金属状態ではUはスクリーンされSOMOと共鳴する準位がないのが普通である。その場合HF状態ではトランスファーtが最大の分子対間でダイマーが形成される。スクリーンされていないUではU/tは90程度で系は強相関である。ダイマーのギャップは0.12eV程度で小さい。ダイマー間トランスファーは3角格子の形になっている。こうしてこの系はHOMOのみから成るHubbard系のダイマーが3角格子配列をなし、ダイマーギャップは小さく、3コの電子がダイマーに入っている。U/tは強相関領域にある。このモデルでの電子相関問題を解くことがBEDT-TTF系でのその寄与を解明することとなろう。

種々の準2次元的結晶を作るBEDT-TTF塩は分子そのもの及び結晶構造の複雑性のために電子状態の特質を良く捕らえた簡単化した電子状態モデルがこれ迄作られなかった。そのためBEDT-TTF塩の特徴である有機金属、超伝導体としての性質に電子相関効果がどのように寄与しているかという重要な理論的問題の研究が行われなかった。この研究ではBEDT-TTF分子に対してはエチレン基の超共役を取り入れたπ電子に対するPariser-parr-Pople(PPP)モデルを用い、βおよびκ型結晶の4分子クラスターに対する周期境界条件下でのHartree-Fock(HF)計算を行い、その特徴を再現する微視的モデルを構築する。クラスターのトップ4準位では各分子の最高被占準位(HOMO)のみが含まれ他準位の混合はほとんどない。塩では2分子のHOMOから1電子が引き抜かれる。HOMOから1電子を抜いた準位(SOMO)はHOMO内での電子間クローン反発Uが大きいので下に沈む。その位置に共鳴する準位があるとSOMOはクラスターに拡がる。しかし金属状態ではUはスクリーンされSOMOと共鳴する準位がないのが普通である。その場合HF状態ではトランスファーtが最大の分子対間でダイマーが形成される。スクリーンされていないUではU/tは90程度で系は強相関である。ダイマーのギャップは0.12eV程度で小さい。ダイマー間トランスファーは3角格子の形になっている。こうしてこの系はHOMOのみから成るHubbard系のダイマーが3角格子配列をなし、ダイマーギャップは小さく、3コの電子がダイマーに入っている。U/tは強相関領域にある。このモデルでの電子相関問題を解くことがBEDT-TTF系でのその寄与を解明することとなろう。