2014 Fiscal Year Annual Research Report
ペロブスカイト型水素化合物の革新的合成と基礎物性の開拓：新物性・新機能の創出へ
| Project/Area Number |
24540356
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 雅恒 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50211850)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超伝導材料 / 水素 / ペロブスカイト構造 / 白金触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度は、YBa2Cu3O7への水素導入が超伝導転移温度を上昇させるという予測であったが，逆に超伝導は抑制されることを示した．この超伝導抑制の原因を明らかにすることは，水素に起因する高温超伝導発現を実現するためには重要である．そこで，酸素量，すなわちホールキャリア濃度を減らした絶縁体YBa2Cu3O6への水素導入を同様に行った．しかし，超伝導体YBa2Cu3O7とは異なり絶縁体YBa2Cu3O6には水素は全く導入されなかった． そこで，YBa2Cu3O6粉末に白金粉末を混ぜて水素化を行ったところ，水素導入に成功した．白金の触媒効果が水素の導入を可能にしたと考えられる．しかし，超伝導転移は確認されなかった．結晶粒内での水素の拡散が遅く，試料表面で水素原子が留まり，結晶が分解しているためかもしれない．この物質へ均一に水素を導入するには，水素圧を下げ、ゆっくりと水素を導入する必要があるという有用な知見を得た．
3年の研究期間を通して，1）ペロブスカイト型水素化合物では，水素の価数がマイナス1価と絶対値が小さいために金属イオンの価数が大きくならない．すなわちイオン化エネルギーが小さく，そのバンドのエネルギー準位は浅いため，水素の1s軌道のエネルギーバンドとの重なりが小さく共有結合性が弱い．これが電子格子相互作用を弱めていると考え，水素の一部をマイナス2価の酸素に換えたペロブスカイト型酸水素化合物に着目することが望ましいことがわかった．また， 2）白金を添加すると触媒効果により室温でも水素導入が可能になるという画期的な成果を得ることができた．このように、水素化による，高温超伝導をはじめとする新機能・新物性の創出に向けた戦略指針を得るための基礎的な情報を収集することができた．
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