物性実験I

分子物性物理

教員

教授/佐々木 孝彦 HP
准教授/井口 敏
助教/橋本 顕一郎 助教/伊藤 桂介

研究について

本研究グループでは有機分子の集積によって構成されている分子性有機導体を主たる研究対象とした物性実験研究を進めています。分子で構成されている有機物質の特徴は“やわらかい”ことです。この特長から、近年、有機ELデバイス、有機トランジスターなどの軽量で“曲がる”エレクトロニクス材料として注目されています。このような分子性有機物質の基礎的物性(強相関電子による金属-超伝導-絶縁体相転移など)の解明、新奇な物性の発見、開拓を目指しています。有機物質は、ナノサイズの分子の集積による “やわらかい”複合的な電子-スピン-格子の自由度を持っています。そしてこの“やわらかさ“と密接に関係した超伝導から絶縁体までの多彩な電子状態が現れます。このような有機物質の持つ多様な個性と物理現象の統一性を融和させた新しい物質科学の創生を目標にして、電子物性物理の重要で興味ある問題にチャレンジしています。意欲と元気がある皆さんが本グループに加わり、私たちと共に楽しくそして真摯に研究に取り組み、物性物理の面白さを共有してくれることを楽しみにしています。
現在以下のようなテーマに取り組んでいます。

(1) 分子性有機導体の柔らかさを生かした電子相制御
強相関電子系の物性研究におけるもっとも重要な課題のひとつが金属-絶縁体転移に関する問題です。モット転移は、このような強相関電子系研究の中でも最重要な中心的課題のひとつです。有機物質系は特徴的な柔らかい分子格子を有するために典型的なバンド幅制御型モット系強相関物質として精力的な研究が行われています。
最近、私たちはエックス線照射による分子欠陥の系統的な導入手法を開発し、分子性強相関電子系におけるモット転移と乱れによるアンダーソン転移の変遷、相関に関する実験研究を行なっています。

(2) 分子ダイマー構造に由来する新しい電荷自由度と電子誘電性の創出
分子性導体の大きな特徴は、分子上または分子間に大きく広がった分子軌道と電荷分布のために、電荷とスピン、また分子と格子は緩やかに結合し“柔らかな”電荷-スピン-格子結合と共に、複合的な自由度や多様な秩序が現れることです。特に、分子ダイマー構造をとるκ型BEDT-TTF系有機導体では分子ダイマー上の電荷分布が不確定になる自由度があります。この状態では電気抵抗は絶縁体のように大きくても振動する電場には応答するようになります。このように分子性物質が本質的に持っている“柔らかな”電荷-スピン-格子結合と複合的な自由度に起因する新しい電子状態を探索する研究を行っています。

有機超伝導体κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2の単結晶とその表面におけるSTM分子像
分子ダイマー構造と電子誘電性発現の模式図

(3) 高分子導電体の高性能化を目指した構造-伝導機構相関の解明
電気伝導性を有する高分子は白川英樹博士がノーベル化学賞を受賞した研究テーマです。現在すでに多くの電気伝導性高分子材料が実用化され、多くの製品に使われています。さらに広範な実用化、有機エレクトロニクスデバイス応用のためには更なる高電気伝導化が必要とされ盛んな研究が行われています。しかし、その電気伝導機構や構造の詳細は不明なことが多いです。高電気伝導、高性能化への指針獲得を目指した物性解明を行っています。

これらのほかにも遷移金属酸化物などに現れる特長的で面白い伝導現象を多角的な視点から研究しています。意欲と元気がある皆さんが、私たちと共に楽しくそして真摯に研究に取り組み、物性物理の面白さを共有してくれることを期待しています。

ページの先頭へ