DCNQI-Cu系の金属−非金属転移

　(DMe-DCNQI)₂Cuは有機分子DCNQIと無機原子Cuの双方の電子が複雑に関係しあいながら、電荷密度波（CDW）を伴った金属-非金属転移を繰り返す特異な有機伝導体である。この物質は、リエントラントな金属−非金属転移を起こすことで知られている。すなわち、温度を下げると金属−非金属転移を起こすが、低温で再び金属状態に転移するのである。このリエントラントな相転移の機構解明のため、我々は1mg程度の単結晶試料の比熱を20Ｋから100Ｋまでの広い温度域で測定可能なシステムを完成させた。これによって金属-非金属、非金属-金属の両転移が観測可能になった。

　この装置を用いて、転移における両相のエントロピー差から放出される潜熱、CDW形成に伴う比熱変化を化学的圧力を変えながら測定した。さらに、低温非金属相で反強磁性転移が起こる温度域の比熱の測定を行った。

　その結果、まず、反強磁性転移に伴うエントロピー変化がCu²⁺のS=1/2のスピンに起因するものであることを明らかにした。次に、非金属相のエントロピーと、金属−非金属転移に伴う潜熱の測定値を用いて、金属相のエントロピーの温度依存性を決定した。これらを総合して、この物質のリエントラントな転移の発現にCu²⁺のスピンと金属相のgT項が大きく寄与していることを明らかにした。この物質を適当な圧力下に置くと、低温の非金属−金属転移が抑圧される現象がみられるが、この現象と非金属相の反強磁性出現とに関係があることも明らかにした。

　さらに、スピンの重要性を明らかにするため14Tまでの強磁場中におけるリエントラント転移を観測した結果、磁場による大きな転移温度の変動が観測された。この転移温度の変化は自由エネルギーより予想される転移の磁場依存性とほぼ一致することが明らかとなった。