2021 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of high-entropy-alloy-type hydrogen storage compound and exploration of high-Tc superconductors
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21K18834
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
水口 佳一 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (50609865)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 雅則 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10512478)
藤岡 正弥 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (40637740)
山下 愛智 東京都立大学, 理学研究科, 特任助教 (20849351)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 水素吸蔵 / ハイエントロピー合金 / 遷移金属 / ジルコニウム化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，遷移金属ジルコナイド等の金属間化合物をハイエントロピー合金化（ＨＥＡ化）し，水素吸蔵特性および物性・超伝導特性を評価することを目的とする．また，軽元素を多く含む超伝導体の開発も並行して推進する．
２０２１年度の新物質開発研究では，遷移金属ジルコナイドTrZr2のTrサイトを多数の遷移金属で置換した物質を開発し，３ｄ元素のみをTrサイトに固溶させた(Fe,Co,Ni,Cu,Ga)Zr2超伝導体の開発に成功した．また，V3GeのGeサイトをHEA化したV3X超伝導体を開発し，ＨＥＡ組成を保った5種の相からなる局所的相分離があることを放射光XRDから解明した．局所的相分離によると思われる上部臨界磁場の上昇が観測されたため，近年新たに定義された不均一材料であるＣＣＡ（Compositionally Complex Alloy）型化合物超伝導体の第一例であるととらえている．また，山梨大を中心に，TrZr2と同様に水素吸蔵能が報告されている合金や金属間化合物のＨＥＡ化と水素化効果に関する実験を進めた．北大を中心に，水素量の同定を行う準備を進めた．
２０２１年度の物性評価研究では，TrZr2の超伝導転移とTrサイトの混合エントロピーの相関を解明し，比熱から見た超伝導転移が異常なブロードニングを示すことを見出した．また，HEA型TrZr2とCoZr2の水素化を行い，どちらの組成も超伝導が消失することを確認した．２０２２年度の研究では，これらの水素化粉末の高圧アニール効果および高圧下電気抵抗測定を行い，水素を含むTrZr2超伝導体の開発を目指す．
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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
メインターゲットである遷移金属ジルコナイドに関する実験研究が進んでおり，ＨＥＡ化が超伝導特性に及ぼす影響が見えてきた．また，水素化したＨＥＡ型TrZr2においても，従来報告があった水素化したCoZr2での超伝導消失と同様の振る舞いが観測された．このことは水素化により局所構造や電子状態が変化したことを示しており，２０２２年度の研究につながる実験結果であるととらえている．
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| Strategy for Future Research Activity |
TrZr2における水素化の実験結果から，局所構造変化や電子状態変化によって超伝導が消失したことが示唆される．よって，高圧下アニールや高圧印加実験を行い，超伝導が再度発現する条件を見出す．また，これまでに研究したＨＥＡ型TrZr2試料は３ｄ，４ｄ，５ｄ遷移金属元素を含むため，３ｄ遷移金属元素のみからなるＨＥＡ型TrZr2においても同様の水素化実験を行う．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響がまだ残っており，出張費が想定した値より低かったため．また，論文掲載費用を支出しなかった．物品費が予定より多くなった理由は，研究に必要な備品（積分球ユニットなど）を購入したためである．
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