2009 Fiscal Year Annual Research Report
導電性σ結合の3次元ネットワーク化による強結合フォノン超伝導材料の開発
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21860093
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Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
桂 ゆかり The Institute of Physical and Chemical Research, 高木磁性研究室, 基礎科学特別研究員 (00553760)
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| Keywords | 新規超伝導体探索 / ゲルマニウム化合物 / 電子状態計算 |
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| Research Abstract |
低温で電気抵抗がゼロとなり、さまざまな量子現象を示す超伝導材料は、次世代コンピュータ、医療機器、強力電磁石、核融合炉など多様な応用が期待されており、高特性新規超伝導体の発見によるブレークスルーが強く望まれている。共有結合性物質では、狭い空間領域に電子が局在していることから、共有結合にキャリアを導入できれば、超伝導発現の鍵となる強い電子-フォノン相互作用が期待できる。
そこで本研究では、この導電性共有結合ネットワークに着目し、新規超伝導体の探索を行った。まず、電子状態計算より、六ホウ化カリウムKB_6のホウ素の共有結合ネットワーク内に高濃度のホールキャリアの存在を予測した。高圧カリウム蒸気を用いた合成により高品質KB_6多結晶体の合成に成功し、常磁性的な磁化率と、50K付近における電気抵抗率のゆるやかな極大を観測した。電気抵抗率がこのような挙動を示す物質では、しばしばキャリア濃度の調節により超伝導が発現することから、KB_6のさらなる高品質化もしくはキャリアドープによって超伝導化が期待できる。
このほか、遷移金属を含む3次元共有結合ネットワークをもつ物質として、カルシウム・コバルト・ゲルマニウムから成る新規化合物の合成に成功した。磁化測定からは、コバルトの磁性がほぼ消失した常磁性の金属と考えられ、電子状態計算からもコバルトとゲルマニウムの3次元共有結合ネットワークにおける導電性が示唆された。今後、キャリアドープなどの手法によりこの物質の超伝導化を目指す。
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