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H27年度 第3回 固体物理セミナーを開催します

H27年度 第3回 固体物理セミナーを開催します

2015年5月28日

固体物理セミナー

(平成27年度 第3回)

(インタラクティブ物質科学カデットプログラム講演会)

日時:5月28日(木)14:40-16:10

場所:基礎工学部 D404講義室

講師:鹿野田 一司(東京大学工学系研究科物理工専攻)

題目: 分子性物質を舞台とした三角格子のモット物理

Title: Mott physics on triangular lattices in molecular materials

 

要旨:k-(ET)2Xと呼ばれる一連の擬2次元分子性物質は、異方的な三角格子を持ち、電子間クーロン相互作用がバンド幅と同程度であることから、スピン自由度におけるフラストレーションと電荷自由度におけるモット転移の掛け算的な物理学を追及できる格好の舞台となっている。セミナーでは、まず、バンド充填が1/2の場合、電子相関が強いモット絶縁体において、三角格子が異方的な場合は反強磁性体となるのに対し等方的になると量子スピン液体になることを示す。また、前者であっても、乱れを導入することで反強磁性体がスピン液体に変わることも最近の研究で分かった。これは、Mott-Anderson絶縁体が、bosonic chargeon glassとfermionic spinonにスピン-電荷分離しているとする理論的な示唆と符合する。加圧によって起こるMott転移が量子臨界性を示すことにも触れる。次いで、三角格子モット絶縁体にホールドープされたと見なせる系を取り上げる。加圧によって電子相関を弱めることで、サイト2重占有が禁止された強相関金属からそれが許された弱相関金属へ量子相転移あるいは鋭くクロスオーバーすることを示し、これを、金属から金属への“Mott転移”という観点で議論する。強相関領域では、系がドープされたスピン液体のように振舞うことや、低温で発現する超伝導が圧力によってBEC-BCSクロスオーバーすることを示唆する結果についても紹介する。

 

Abstract: The family of quasi-two-dimensional molecular materials, k-(ET)2X, are model systems for multi-physics of frustration in spin and correlation in charge because they have anisotropic triangular lattices and are situated on the verge of Mott transition. In the seminar, I first talk about the half-filled case, in which the Mott insulators with anisotropic triangular lattices fall into antiferromagnets while those with nearly isotropic triangular lattices host quantum spin liquids. Noticeably, the antiferromagnetic ordering, when irradiated by X-rays, disappears and gapless spin excitations emerge, suggesting a novel role of randomness that brings forth a quantum spin liquid from a classical ordered state. The results shed light on the new notion of the Mott-Anderson insulator, which is an exotic spin-charge separated insulator with fermionic spinons and bosonic chargon glass, as theoretically predicted. I also present experimental evidence for the quantum critical nature of the Mott instability, obtained by investigating the electron transport of three organic systems under continuously controlled pressure. Next I switch to the case of a hole-doped triangular lattice. The resistivity and hole coefficient measurements find a possible quantum phase transition between strongly and weakly correlated regimes, which is proposed to be a generalized Mott transition. I also present experimental signatures suggesting that the highly correlated state at low pressures behaves like a doped spin liquid and the superconductivity emerging at low temperatures crosses over from BEC to BCS regimes by pressure.

問合先:北岡 良雄 (基礎工F棟217号室)

Tel: 06-6850-6435

E-mail:kitaoka@mp.es.osaka-u.ac.jp

※固体物理セミナーは、物性・未来(物性系)M2必修科目「ゼミナールⅢ」に該当します。

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