Synthesis of new superconductors by the solvothermal method

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: NOJI Takashi 東北大学, 工学研究科, シニア研究員 (50180740)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 超伝導 / コインターカレーション

Outline of Final Research Achievements

We have succeeded in synthesizing various new intercalation superconductors via the co-intercalation into the iron-based superconductor FeSe and the transition metal dichalcogenides WTe2, MoTe2 and SnSe2.
We have been synthesized via the co-intercalation of linear monoamines of octadecylamine together with Li into FeSe. The distance between neighboring Fe layers expands up to 55.7 Å which is much larger than the previous record of 19 Å in the FeSe-based intercalation superconducting compounds. On the other hand, we have successfully synthesized new superconductors with superconducting transition temperature Tc = 3.8 - 5.6 K through the co-intercalation of Li and ethyienediamine into WTe2 and MoTe2, and we also succeeded in synthesizing new superconductors with Tc = 5.5 - 7 K in SnSe2.

Free Research Field

超伝導

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、層間に金属と有機分子をコインターカレート（共挿入）することにより、キャリア濃度と次元性を同時に変化させて多くの新規超伝導体を合成することである。FeSeにおいては、直鎖モノアミンを用いると層間に縦に二重にモノアミンが配列し、層間長が極端に伸長することが分かった。この手法は、他の物質にも応用可能であり、層間長制御における新しい知見を得る事が出来た。
遷移金属ダイカルコゲナイドWTe2とMoTe2はワイル半金属候補物質であり、コインターカレーションに初めて成功し超伝導を観測したことは、トポロジカル物質の研究分野においても非常に意義のある研究である。