2019 Fiscal Year Research-status Report
Observation of AFM spin fluctuations in iron-based highest-Tc superconductor
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18K13499
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
飯村 壮史 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 助教 (80717934)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 鉄系超伝導体 / 高圧合成 / 中性子非弾性散乱 / ヒドリドイオン / イオン伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度はまず5GPa下で合成したLa1-yYyFeAsO1-xHxの電気抵抗、磁化率を評価した。しかし、イットリウムリッチ組成(y > 0.5)、水素プアー(x > 0.2)相は組成の不均一で非常にブロードな超伝導転移を示すことが分かった。比較としてイットリウムとほぼ同等のイオン半径を持つディスプロシウムをLaFeAsO1-xHxに置換しても同様の結果が得られ、1111型鉄系超伝導体はこの組成域に構造不安定性を抱えていることが明らかになった。その後、物質材料研究機構にてより合成圧力を上げての合成等を試みたが、イットリウム(ディスプロシウム)リッチ、水素プアー相を得ることができなかった。これらイオン半径の小さい希土類を置換した1111型の構造安定性と最適合成条件に関する結果は論文にまとめJPSJに投稿、受理された。
しかし、水素化物の高圧合成の過程で新たな酸水素化物(LaHO)が不純物として生成し、その単相化、組成分析、構造決定に成功した。0.75GPa下で合成した正方晶LaHOは、H/O>1を持つ組成の化合物も同様の条件で合成が可能であることも分かった。中性子回折から、これらの化合物中では鉄系超伝導体同様、水素と酸素が無秩序化していることも明らかとなった。この正方晶LaH3-2xOxは350Cで10-2Scm-1を超える、現在最も高いヒドリドイオン伝導度を示す化合物である。この結果も論文化し無事受理された(Nat. Commun.)。
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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
当初計画していたLa1-yYyFeAsO1-xHxの中性子非弾性散乱測定は断念せざるを得ない結果となったが、1111型の構造安定性の起源とその安定領域に関し論文化することができた。さらに、当初の計画では予期していなかった新規ヒドリドイオン伝導体を発見するに至った。LaH3-2xOxは中温域と呼ばれる300度前後で現在最も高いヒドリドイオン伝導度を示すことが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
LaHOは常圧、2GPa、5GPa下で合成した場合、各々異なる結晶構造を持つことが明らかになりつつある。またイットリウムを置換した場合でも新規相が合成可能であることが分かっている。残りの期間ではこれらの組成と構造、物性をまとめ論文にまとめる予定である。
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| Causes of Carryover |
試料作製に用いている高圧合成装置の金属シリンダー部に生じた深刻な亀裂が生じ交換を余儀なくされた。この修理と校正に多くの時間を要し研究遂行に遅れが生じてしまった。次年度使用額は試料合成と昇温脱離ガス分析用の消耗品に用いる予定である。
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[Journal Article] Quantum dynamics of hydrogen in the iron-based superconductor LaFeAsO0.9D0.1 measured with inelastic neutron spectroscopy2019
Author(s)
Jun-ichi Yamaura, Haruhiro Hiraka, Soshi Iimura, Yoshinori Muraba, Joonho Bang, Kazuhiko Ikeuchi, Mitsutaka Nakamura, Yasuhiro Inamura, Takashi Honda, Masatoshi Hiraishi, Kenji M. Kojima, Ryosuke Kadono, Yoshio Kuramoto, Youichi Murakami, Satoru Matsuishi, and Hideo Hosono
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 99
Pages: 220505-1-6
DOI
Peer Reviewed
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