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物質分子科学研究領域中村グループ

中村グループ_メインイメージ
場所:明大寺キャンパス 実験棟3F
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電子スピン共鳴,核磁気共鳴,有機導体

分子性固体の磁気共鳴研究

私たちのグループでは、電子スピン共鳴(ESR)や核磁気共鳴(NMR)を主たる実験手法として分子性物質の研究を行っています。物質の示す性質の起源に迫る物性物理分野の基礎研究を行うとともに、新しい分子性物質の機能性を物質分子科学の観点から探索しています。磁気共鳴は、物質中の電子スピンや核スピンを探針(プローブ)として物質の電子状態や構造情報を得る分光計測手法です。私たちは独自に改良した固体幅広核磁気共鳴装置や、分子研が世界に誇るパルス・強磁場を用いた最先端の電子スピン共鳴装置を利用し、研究を行っています。

プラスティックは絶縁体の代表格ですが、電気化学酸化等を行うことで電気を流すようになります。分子性物質が電気を流すことが知られてから半世紀以上経ち、超伝導体も発見されていますが、まだ未解決な問題が多く残っています。このような物質群は分子性導体や有機導体と呼ばれ、現在も国内外の研究者によって盛んに研究が行われています。これらの分子性導体のもっとも顕著な特性として、多様な基底状態(極低温における電子状態)を取ることがあげられます。異なるサイズのイオンにより単位格子の大きさを変えたり、あるいは物理圧力をわずかに加えるだけで、金属、絶縁体、強誘電、反強磁性、超伝導といった種々の物性を示します。これら分子性導体の電子状態を調べることは、物性物理が直面している諸問題の根元的理解につながります。私たちは分子性導体の示すこのような特異な電子状態に関心を持ち、研究を行っています。

この他、導電性や磁性を持つポリマーや金属錯体など に対して、詳細な磁気共鳴測定を行い、電子状態の変化 や機能性を明らかにしています。

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Multi-frequency Pulsed ESR Spectrometer

参考文献

  1. M. Asada, and T. Nakamura, “Magnetic resonance investigation for possible antiferromagnetic subphase in (TMTTF)2Br,” Phys. Rev. B 96, 12512 (2017).
  2. E. Jin, M. Asada, Q. Xu, S. Dalapati, M. A. Addicoat, M. A. Brady, H. Xu, T. Nakamura, T. Heine, Q. Chen, D. Jiang, “Two-dimensional sp2 carbon–conjugated covalent organic frameworks,” Science 357, 673-676 (2017).
  3. S. Kitou, T. Fujii, T. Kawamoto, N. Katayama, S. Maki, E. Nishibori, K. Sugimoto, M. Takata, T. Nakamura, and H. Sawa, “Successive Dimensional Transition in (TMTTF)2PF6 Revealed by Synchrotron X-ray Diffraction,” Phys. Rev. Lett., 119, 06570 (2017).
  4. T. Nakamura, K. Furukawa, T. Terauchi, and Y. Kobayashi, “Microscopic Evidence of a Metallic State in the One-pot Organic Conductor, Ammonium Tetrathiapentalene Carboxylate,” Phys. Status Solidi RRL 9, 480 – 484 (2015).
  5. F. Iwase, K. Sugiura, K. Furukawa and T. Nakamura, “13C NMR study of the magnetic properties of the quasi-one-dimensional conductor (TMTTF)2SbF6,” Phys. Rev. B 84, 115140 (7 pages) (2011).
  6. K. Furukawa, K. Sugiura, F. Iwase and T. Nakamura, “Structural Investigation of the Spin-singlet Phase in (TMTTF)2I,” Phys. Rev. B 83, 184419 (5 pages) (2011).