2019年 | プレスリリース?研究成果
電子誘電性と結合した格子励起を初めて発见 －分子性有机物质の中性子非弾性散乱研究を加速―
【発表のポイント】
- 分子性有机物质（解説1）において、异常に大きく减衰した格子励起（解説1）を初めて発见
- 减衰の原因として格子と电子诱电性（解説2）の结合を新提案
- 分子性有机物质の電子誘電性の機構解明が期待
【概要】
一般財団法人総合科学研究機構中性子科学センターの松浦直人副主任研究員、中尾朗子副主任研究員、东北大学金属材料研究所の佐々木孝彦教授、井口敏准教授らは、仏国のラウエ?ランジュバン研究所、独国のミュンヘン研究用原子炉での中性子非弾性散乱実験により、分子性有机物质で、異常に大きく減衰した格子励起を世界で初めて発見しました。
この状态は、物质中を动きまわっているパイ电子（解説1）が分子上に徐々に局在化する50-60碍以下で始まり、さらに低温の27碍でパイ电子の电荷とスピン（解説1）がそれぞれ秩序化すると同时に解消することを観测しました。このことは、パイ电子の动きと格子励起が密接に関係しあっていることを示しています。
また、通常の强诱电体(解説2)とは异なり、格子の対称性が低下しない（格子の位置がずれていない）ことから、この物质が示す诱电性は、电荷やスピンの自由度により分极が発生する电子诱电性由来であることも明らかになりました。
本研究は、分子性有机物质における中性子非弾性散乱を用いた物性研究を加速する成果です。
本研究成果は、米国の科学雑誌「Physical Review Letters」のオンライン版に7月10日付で掲載されました。
【解説】
■解説1 分子性有机物质?二量体?格子励起?パイ電子?スピン?中性子非弾性散乱実験について
炭素、水素、窒素、硫黄などの軽元素からなる有機分子が集まってできた物質を分子性有机物质と呼びます。本研究に用いられた分子性有机物质κ-(叠贰顿罢-罢罢贵)2Cu[N(CN)2闭颁濒を示します。
図中の赤丸は二量体化した２つの分子によるユニットです。二量体とは２つの分子が分子间に働く力や构造的な配置により１つのユニットとしてまとまったものです。この二量体间は弱いバネでつながっていますが、二量体中の分子同士は强いバネでつながっていて振动しています。このような振动は波として物质中に伝わり、波は固有のエネルギー値をもちます。このような物质を构成する分子や格子に起こる波を格子励起といいます。
原子が2个ずつ电子を出し合って结びつく2重结合には、シグマ结合、パイ结合という2种类の结合があります。シグマ结合は结合力が强く、シグマ结合を担うシグマ电子は结合间に局在する一方、パイ结合の结合力は弱く、パイ结合をになうパイ电子は物质全体に広がっています。青丸は50-60碍以下で二量体内に闭じ込められたパイ电子を示し、青矢印はパイ电子の持つスピン自由度（アップとダウン）を示しています。スピンとは电子がもつ自由度の1つで、电子はアップとダウン、２つの状态を持ち、磁石の性质の基になっています。二量体中に闭じ込められた后でも、パイ电子には、どちらかの分子に偏る运动の自由度が残ります。
中性子非弾性散乱実験では、中性子を试料に照射し、中性子と试料とのエネルギーのやり取りを精密に测定することにより、格子励起やスピンの励起や揺らぎを调べることができます。
■解説2 電気分極?電子誘電性?強誘電体?強誘電性について
电场により＋と－の电荷を帯びた格子の位置がずれたり、电子が偏ったりすることを电気分极と呼び、分极を起こす物质を诱电体、分极が生じる性质を诱电性といいます。
特に电子の偏りやスピンによって引き起こされる诱电性は电子诱电性と呼ばれ、近年、注目を集めています。
さらに、电场をゼロにしても电気分极が残り、电场の向きにより分极の向きを反転できる物质を强诱电体と呼び、そのような性质を强诱电性といいます。
κ-(叠贰顿罢-罢罢贵)2Cu[N(CN)2闭颁濒は电子诱电性発现の候补物质の一つです。
问い合わせ先
（研究内容について）
东北大学金属材料研究所
教授 佐々木孝彦
E-mail: takahiko*imr.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
TEL：022-215-2025, FAX：022-215-2026
（报道担当）
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班 冨松（横山）美沙
贰尘补颈濒：辫谤辞-补诲尘*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
TEL：022-215-2144, FAX:022-215-2482