2015 Fiscal Year Research-status Report
ソフト化学プロセスによる次世代型希土類フリー銅酸化物超伝導体の創製
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15K06433
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 雅恒 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50211850)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 銅酸化物 / 低温合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は、希土類金属を含まない銅酸化物において、高い超伝導転移温度Tcを有する超伝導体を創製することである。今年度は以下の2つのテーマの研究を行った。
(1) (Y,Ca)Ba2Cu3O6Hxの合成：最終的には希土類を含まない銅酸化物に水素を導入して高Tc化を図るため、まず、合成しやすい(Y,Ca)Ba2Cu3O6への水素導入を試み、水素導入の基礎データの収集を行った。(Y,Ca)Ba2Cu3O6は固相反応法で合成した。これに触媒として白金粉末を添加することにより100℃という低温で水素を導入させることに成功した。しかし、超伝導転移は観測できなかった。粉末X線回折像において，水素導入後，時間の経過とともにc軸方向の結晶構造の周期性が失われていくことを見出した。これは室温でも水素が拡散し、酸素とサイト置換しているためと考えられる。このため伝導面のCu-Oネットワークが乱れて超伝導が出現しなかったと考えられる。水素導入後は液体窒素中で試料を保存する必要があることが分かった。
(2) 希土類を含まない銅酸化物(Sr,Ba)2CuO2Hxの合成のための母体試料Sr2-xBaxCuO3の合成：原料にSrO, BaO2, CuOを用いた場合には、x(Ba)≦1.0までしか単相試料は得られなかった。そこで、原料をSrCO3, BaCO3, CuOに代えてAr気流中，800℃という低温で仮焼した後、酸素気流中930℃で本焼することによって、1.0<x(Ba)≦2.0で単相試料が得られた。Baの固溶限が拡大した理由は、仮焼を800℃という低温で行うことによってSr2-xBaxCuO2CO3という安定な物質を前駆体として作製した点にある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
希土類金属を含まない銅酸化物において、高い超伝導転移温度Tcを有する超伝導体の創製を目指すが、具体的な物質はSr2-xBaxCuO2X2である。この物質は代表的な超伝導体(La,Sr)2CuO4と同じK2NiF4型の層状ペロブスカイト構造を有する。この物質を合成するには、その母体となるSr2-xBaxCuO3を合成する必要がある。これまで、通常の固相反応法ではBaの固溶限界はx=0.6とされてきたが、原料や焼成時のガス雰囲気を検討することによってx=2.0まで拡げることができた点は評価できる。また、X=Hの際には水素導入後は、水素の拡散を抑制するために、液体窒素中で試料を保存する必要があるという有用な知見が得られた。以上より、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
希土類金属を含まない高い超伝導転移温度を有する銅酸化物超伝導体の創製を目指して、H27年度に作製法を確立したSr2-xBaxCuO3を母体試料としてSr2-xBaxCuO2X2+yの合成を試みる。X＝H(水素)、O（酸素）、F（フッ素）とする。
(1) X=H：Sr2-xBaxCuO3に白金粉末を混ぜて、室温-100℃で水素雰囲気にさらす。
(2) X=O：Sr2-xBaxCuO3に白金粉末を混ぜて、室温-300℃で酸素雰囲気にさらす。
(3) X=F：Sr2-xBaxCuO3にCuF2粉末を混ぜて、大気中、200℃-300℃で加熱する。
得られた試料は粉末X線回折により相を同定し、SQUID磁束計を用いて直流磁化率を測定し、超伝導転移温度を決定する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２８年度請求額とあわせ、平成２８年度の物品費（消耗品費）として使用する予定である。
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