2023 Fiscal Year Annual Research Report
Magnetic structure of superconductor/ferromagnet composites with fractal structure
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21H01622
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
内野 隆司 神戸大学, 理学研究科, 教授 (50273511)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 超伝導近接効果 / ナノ結晶 / 放電プラズマ焼結 / フラクタル / ジョセフソン接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では, フラクタル構造を有するMg/MgO/MgB2超伝導ナノ複合体の超伝導特性の機構解明と特性向上を目指して一連の研究を行った。その結果, 放電プラズマ焼結時における焼結温度1100 ℃前後, 昇温速度400 K/min以上, 焼結圧力57 MPa以上の焼結条件で作製した試料が超伝導転移温度, 臨界電流密度, 磁束のピンニング力などのあらゆる点において最も優れた超伝導特性を示すことがわかった。高分解能STEM観察から, 最適条件で焼結したMg / MgO / MgB2ナノ複合体が原子レベルでクリーンなMgO / MgB2界面を有していることが分かった。これは, 本ナノ複合体のバルク的な超伝導が, 超伝導近接効果による強い位相整合の発現に起因することを示している。
本超伝導ナノ複合体中のMgB2含有量を増加させることで転移温度や磁束ピンニング力などの超伝導近接効果が増強されることが明らかになった。このMgB2増加ナノ複合体では, 特に, 下部臨界磁場の上昇及び磁場侵入長の増加が顕著であった。磁場侵入長は位相の剛直性と深く関係していることから, MgB2増加ナノ複合体における超伝導特性の向上は, MgB2濃度の増大によるクーパー対濃度の上昇と, それに伴う位相の剛直性の増大によってもたらされたものと考えられる。
さらに, 磁気光学イメージング測定により, 粒界を含めて超伝導近接効果により超伝導化した常伝導領域が高い磁束ピンニング力を有することが分かった。
以上の結果は, これまで報告された超伝導/常伝導/超伝導構造を有する材料では得られなかった実験結果である。従って, 本研究で合成, 解析したMg/MgO/MgB2ナノ複合体は, 超伝導近接効果によって誘起された常伝導相の物性を調べる上で有用なプラットフォームを提供すること結論づけられる。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 超伝導/常伝導フラクタルナノ複合化合物の自発渦糸形成2023
Author(s)
中明育, 櫻井敬博, 太田仁, 瀬戸雄介, 大井修一, 立木実, 有沢俊一, 幾原雄一, 近藤隼, 大石一城, 坂口佳史, 幸田章宏, 内野隆司
Organizer
2023年 第29回渦糸物理ワークショップ
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[Presentation] 超伝導/常伝導ナノ複合体の自発渦糸形成2023
Author(s)
中明育, 櫻井敬博, 太田仁, 瀬戸雄介, 大井修一, 立木実, 有沢俊一, 幾原雄一, 近藤隼, 大石一城, 坂口佳史, 幸田章宏, 内野隆司
Organizer
2023年 第84回応用物理学会秋季学術講演会
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