2021 Fiscal Year Research-status Report
微細結晶粒を持つバルク金属の超伝導特性：超伝導秩序と磁束状態のナノ構造制御
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20K03867
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| Research Institution | Kyushu Sangyo University |
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Principal Investigator |
西嵜 照和 九州産業大学, 理工学部, 教授 (90261510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 勝 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90204495)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 低温物性 / 物性実験 / ナノ構造 / 金属物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，金属系を中心とした超伝導体に対して微細結晶粒を導入したバルクナノメタルの超伝導特性を明らかにすることを目的として，磁化，電気抵抗，走査プローブ顕微鏡などの手法を用いて実験を行った．また，研究代表者による実験的研究と研究分担者による理論的研究を実施し，下記の成果が得られた．
(1) 前年度に引き続き，巨大ひずみ加工の1種である高圧ねじり (HPT) 加工を用いてNb, Ta, V, NbTiなどの様々な超伝導体の作製を行った．2021年度は，合物系のNb3Snバルク超伝導体についてもHPT加工を行い超伝導特性を調べた．
(2) HPT加工によりNbとTiの粉末からNbTi合金を作製し，その合金化プロセスに対応する超伝導特性の実空間変化を走査SQUID顕微鏡を用いて測定した．その結果，HPT加工による合金化過程の超伝導領域のサイズと合金化による超伝導領域の成長が直接観測できた．また，超伝導領域の中にはトラップされた量子化磁束が確認できた．
(3) Nb3Snは従来型の超伝導体の中でも特に高磁場用の超伝導線材として実用化されている超伝導体である．このNb3Snに微細結晶粒を導入し磁束ピン止め力を増加させることを目指してNb3SnにHPT加工を行った．その結果，臨界温度TcがHPT加工で低下することが分かった．Tcの低下はNbTiなどの合金系超伝導体と比べて大きく，4.2Kにおける臨界電流密度も低下した．今後は，結晶粒を粗大化させずにTc低下の原因と考えられるひずみを除去する条件 (熱処理など) を確立する．
(4) 昨年度までの研究によって，第1種超伝導体のTaにHPT加工を行うことで第2種超伝導体に変化することを見出している．今年度は，第1種超伝導体に磁場が印可された場合の磁気特性の理論計算を行い，バルクナノTaの実験結果を解釈するための基礎データを得た．
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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
試料の作製と評価，走査プローブ顕微鏡実験，磁化測定など，研究計画調書に記入した予定通り進捗している．また，最終年度に実施する研究計画の実施にも問題はなく，「おおむね順調に進展している」と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点では研究計画通り順調に進展しているため研究計画の変更はない．しかし，新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の感染拡大によって研究機会が制限を受ける可能性があり，状況に応じて出張実験を見直すなど柔軟に対応する予定である．研究成果の発表に関しては，現地開催の国際会議や国内会議が開催される場合は積極的に参加する方針である．
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| Causes of Carryover |
(理由)
2021年度においても，新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の蔓延により国内学会と国際会議の開催が延期，または，オンライン開催に変更となった．このため，研究計画で予定していた旅費の使用計画を変更する必要が起こり次年度使用額が生じた．また，予定していた実験がスムーズに進み使用する消耗品費を抑制することができたこともその理由の1つである．
(使用計画)
2022年度の実験では高額の消耗品の購入が必要になるため，その予算に使用する予定である．また，2021年度中に実験装置の部品の交換 (真空ポンプのシールキット，研磨装置の研磨盤など) が必要になるため，実験装置部品の交換用の費用に充てる．国内外の学会が現地開催される傾向が出てきているため，これまでの成果を積極的に発信するため学会発表用の予算として使用する予定である．
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Research Products
(28 results)
