2016 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of exotic high-tempeature superconductors via the co-intercalation of metal and organic molecules
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15K13512
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小池 洋二 東北大学, 工学研究科, 教授 (70134038)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / インターカレーション / アルカリ金属 / 有機分子 / 鉄系超伝導体 / 遷移金属カルコゲナイド / 電荷密度波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超伝導転移温度Tc=8Kの層状物質FeSeに、金属と種々の有機分子のコインターカレーション（共挿入）を試み、Tcを向上させることを第１の目的とした。さらに、層状物質である遷移金属-カルコゲナイドに、金属と種々の有機分子の共挿入を試み、新しい高温超伝導体を創製することを第２の目的とした。
第１の目的に対しては、FeSeにリチウムとヘキサメチレンジアミン（HMDA）を共挿入することに成功し、Tc=38Kと41Kの超伝導相を発見した。さらに、FeSeに、リチウムあるいはナトリウムと2-フェニルエチルアミンの共挿入に成功し、それぞれ、Tc=44Kと43Kの超伝導を発見した。このインターカレーション化合物は、これまで合成されてきたFeSeインターカレーション化合物の中でFeSe層間距離が最も長く、最も２次元的な電子状態が実現していると考えられる。このTcは層間距離が無限大であると見なせるFeSeの単層膜のTcと同程度であることから、インターカレーションによってFeSe層間距離を更に拡張させてもTcはあまり向上しないと結論した。
第２の目的に対しては、電荷密度波（CDW）が実現しているTiSe2に、リチウムとエチレンジアミン（EDA）あるいはHMDAを共挿入することに成功し、Tc=2.2K-4.2Kの超伝導を発見した。共挿入によってCDWが消滅し、代わりに超伝導が発現したものと結論した。また、半導体であるMoSe2に、リチウムとEDAあるいはHMDAを共挿入することに成功し、それぞれTc=4.2Kと6.0Kの超伝導を発見した。この系では、Tcは層間距離にはあまり依らず、キャリア濃度に強く依存していることが分かった。さらに、半金属であるTa2PdSe6にEDAを挿入することに成功し、Tc=4.5Kの超伝導を発見した。残念ながら、これらの系のTcは高くない。
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