2011 Fiscal Year Research-status Report
新しいアクセプター型黒鉛層間化合物の合成とその超伝導特性
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23655203
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
豊田 昌宏 大分大学, 工学部, 教授 (00290742)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | インターカレーション / アクセプタータイプ / 硫黄 / カリウム / CaC6 / 超伝導 / XAFS |
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| Research Abstract |
ホスト炭素材料に，HOPG (Highly Oriented Pyrolytic Graphite) を，インターカレートに硫黄を用い，これまでに報告例のない，新しいアクセプター型GICの合成を試みた．Two-bulb法により合成を試みたところ，硫黄単体でのインターカレーションによるS-GICの形成には至らなかったものの，インターカレートに硫黄及びカリウムを用いることにより，空気中で安定なstage-6の三元系KS-GICが形成した．これまで硫黄単体でのインターカレーションは困難とされてきたことから，カリウムのような第三成分を用いた場合では，単体ではないものの，硫黄のインターカレーションが可能であることが示された． また，黒鉛系超伝導物質の超伝導メカニズムの解明を目的とし，CaC6 (Ca-GIC ; Calcium-Graphite Intercalation Compounds) 形成過程の検討と，X線吸収微細構造 (XAFS ; X-ray Fine Structure) を用いた構造解析を試みた．CaC6 の形成は，合成方法，ホスト炭素材料，Li / Ca合金割合及び反応時間に大きく影響を受けることを明らかとした．また，CaC6の形成度合の異なる合成物のXANES (X-ray Absorption Near-Edge Structure) スペクトルを比較したところ，いずれのスペクトル形状も差異が認められなかったことから，CaC6形成過程における，Caの電子状態は一定であることが示唆された．標準試料とCaC6のスペクトルの比較から，黒鉛層間でのCaは，Ca metalに近い状態，すなわち黒鉛層とCa層との間で完全な電子授受が行われないことにより，Ca層が電子リッチな状態であることが明らかとなり，このCaC6の電子構造が超伝導特性に大きく関与すると推察された．
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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
インターカレートに硫黄及びカリウムを用いることにより，空気中で安定なstage-6の三元系KS-GICが形成したことから，カリウムのような第三成分を用いた場合では，単体ではないものの，硫黄のインターカレーションが可能であることが示された結果より，おおむね順調に研究が進行していると判断した．また，超伝導特性を示すCaC6の電子状態をXAFSを用いて解明できる手立てを明らかにしたことから，材料設計の指針にも成り，今後に期待が持てる．
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| Strategy for Future Research Activity |
アクセプタータイプのGICの合成には，硫黄を含む錯体を含め，新たなインターカレートを検討する必要もある．標準試料及びCaC6のXANES解析から，CaC6の電子状態は，Ca層が電子リッチな状態であることが明らかとなった．しかし，EXAFSの解析では，EXAFS振動をフーリエ変換する事により，吸収原子周りの種々の情報を得る事が出来ることから，CaC6のEXAFS解析によってCa原子から隣接原子までの距離，その種類及び数などのいわゆる動径分布の情報が得られるものと考えられ，CaC6の形成及び超伝導メカニズムの一助となるものと考えられる．そこで，今後のCaC6解析については，EXAFS解析及びXANES解析の情報を組み合わせた結果が必要である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
前年度に残額が生じた理由は，これまでの基礎研究段階で準備した試料を引き続き使用できたことにより，消耗品代金が軽減できたためである．24年度は，消耗品の在庫が無くなったことから．それらの購入に充てる予定である．消耗品は，CC6を合成するためのグローブボックスに使用するArガス，金属メタル，あるいはtwo-bulb法を用いた合成に使用する石英ガラス管等に使用する．旅費は，高エネ研（つくば）での放射光を利用したXAFS測定の為の旅費に使用する．
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