2018 Fiscal Year Research-status Report
Crystal structure of alkaline earth metal with high superconducting transition temperature
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17K05810
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中本 有紀 大阪大学, 基礎工学研究科, 技術専門職員 (90379313)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高圧 / 超伝導 / 構造相転移 / アルカリ土類金属 / X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全元素の中で高い超伝導転移温度(Tc)を示すアルカリ土類金属について、Tcと結晶構造の関係を知ることでその発現機構を明らかにすることを目的としている。前年度は実験手法及び計算機環境の整備をおこない、ストロンチウムについての結晶構造について調べた。今年度では以下に示すような研究成果が得られた。
１、ストロンチウムについて昨年度と同様、放射光を用いたX線回折測定から、以前の結果に加えて、温度・圧力条件を変えることでデータ点を追加し、温度-圧力相図を作成した。これまでに知られていなかった低温領域でのみ存在する新しい高圧相の存在を明らかにした。この相が現れるのは低温下で圧力を印加するという実験パスに依る。
２、元素で最も高い超伝導転移温度（Tc＝29 K）をもつカルシウムにおいて、220 GPaまでの超圧力領域で放射光を用いたX線回折測定を行ない、低温領域でも室温で報告のある結晶構造相転移が存在することを確認した。それにより、おおよその相境界を知ることができた。
３、結晶構造と超伝導転移温度についての関係を明らかにするために、200 GPaをこえる超高圧下低温領域で電気抵抗とX線回折の同時測定実現のための技術開発をおこなった。
４、ストロンチウムの実験結果から得られた低温・高圧相の存在は、バリウムでも存在することが他のグループにより報告がなされている。これらの結晶構造は異なるもののアルカリ土類金属は低温領域において類似の相転移のシークエンスをもつとするならば、カルシウムでも新しく低温領域にのみ存在する高圧相が存在するという可能性を見出した。
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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
先行研究として他グループによって報告のあったバリウムに存在する高圧下低温相が、ストロンチウムにおいても存在することを明らかにした。しかしながら、その結晶構造はバリウムのそれとは異なる。我々の今回の研究結果から、アルカリ土類金属では類似の相転移のシークエンスをもつことを示したことになる。これにより元素で最も高い超伝導転移温度を示すカルシウムにおいても、これまで知られていなかった低温・高圧相が存在するという可能性を見出すことができたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
バリウムとストロンチウムで存在を確認した新しい低温・高圧相の結晶構造の決定をおこなう。さらにこれらが、より高い超伝導を示す相であることが期待できるため、この低温高圧相における電気抵抗の温度依存性を明らかにしたい。また元素で最も高い超伝導転移温度をもつカルシウムもまた、超高圧・低温領域でこれまで知られていない新たな構造相転移の存在が期待できる。これらを実験的に実証することで超伝導と結晶構造の関係を明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
得られたデータを用いて昨年度は一般的な結晶構造解析法に留まったため。次年度はさらに精密構造解析を行なうためプログラムのバージョン変更などを含めたシステムに関する諸費用として使用する。
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