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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Breakthrough of studies on magnetism and superconductivity by the development of magnetic measurements at high pressure

Research Project

Project/Area Number 26289091
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

美藤 正樹  九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60315108)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 文子  芝浦工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50398898)
竹下 直  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (60292760)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords高圧力実験 / 超伝導体 / 超伝導転移温度 / 磁気測定
Outline of Annual Research Achievements

常圧下で最も高い超伝導転移温度Tcを示す物質であり、かつCuO2面の3枚積層がone packageになっている水銀系銅酸化物超伝導体Hg-1223は、静水加圧で元来の130Kから150Kを超えるレベルまでTcが上昇することが知られている。本研究では、Hgサイトを一部Reで置換した単結晶試料において、一軸性圧縮実験ならびに静水加圧実験を系統的に行った。そこで、Hg-1223のTcを圧縮下で上昇させる上で、等方的に外力を印加する静水加圧が最適であることを明らかにした。この結果は、第一原理計算によるバンド計算の結果によっても支持された。Tcが上昇する現象において、HgサイトからCuO2 packageへのホールキャリアドープが重要な役割を果たしていることを突き止めた。本成果は、代表的な超伝導体の一つであるHg-1223の超伝導転移温度上昇のメカニズムを解明したこととして意義深い。
レニウムの強ひずみ加工材において、せん断歪みによってTcが約2倍にも上昇することを観測し、高圧力下構造解析と第一原理計算によるバンド計算から、せん断ひずみ印加による単位胞の膨張が原因であることを突き止めた。また、ニオビウムの強ひずみ加工材を静水加圧することによって、従来の無歪み材の静水圧力下でのTcの上昇を、僅かであるが上回るTcの上昇を観測した。単一元素系超伝導体のTc上昇の新たなアプローチを開拓した。
装置開発面では、高圧力実験対応のコイル振動型SQUID磁束計の立ち上げにおおむね成功した。特に、検出コイルとガスケット材の配置関係について十分な試行錯誤を重ねることができた。また、50GPa以上を狙うための、ガスケット開発にも成功し、ハード面の整備はおおむね満足いくものになった。また、有機強磁性体においては、圧力印加によって強磁性転移温度の世界記録を更新した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (19 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Waterloo/University of Saskatchewan/University of Ottawa(Canada)

    • Country Name
      Canada
    • Counterpart Institution
      University of Waterloo/University of Saskatchewan/University of Ottawa
    • # of Other Institutions
      1
  • [Journal Article] Uniaxial strain effects on the superconducting transition in Re-doped Hg-1223 cuprate superconductors2017

    • Author(s)
      Masaki Mito, Kazuma Ogata, Hiroki Goto, Kazuki Tsuruta, Kazuma Nakamura, Hiroyuki Deguchi, Tomoya Horide, Kaname Matsumoto, Takayuki Tajiri, Hiroshi Hara, Toshinori Ozaki, Hiroyuki Takeya, and Yoshihiko Takano
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 95 Pages: 64503

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevB.95.064503

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Large enhancement of superconducting transition temperature in single-element superconducting rhenium by shear strain2016

    • Author(s)
      M. Mito, H. Matsui, K. Tsuruta, T. Yamaguchi, K. Nakamura, H. Deguchi, N. Shirakawa, H. Adachi, T. Yamasaki, H. Iwaoka, Y. Ikoma, and Z. Horita
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Pages: 36337

    • DOI

      DOI: 10.1038/srep36337

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Pushing Tc to 27.5 K in a Heavy Atom Radical Ferromagnet2016

    • Author(s)
      Kristina Lekin, Kazuma Ogata, Adrian Maclean, Aaron Mailman, Stephen M. Winter, Abdeljalil Assoud, Masaki Mito, John S. Tse, Serge Desgreniers, Naohisa Hirao, Paul A. Dube, and Richard T. Oakley
    • Journal Title

      Chem. Comm.

      Volume: 52 Pages: 13877-13880

    • DOI

      DOI: 10.1039/C6CC07142B

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 巨大ひずみ加工処理されたNbの完全反磁性の静水圧力効果2017

    • Author(s)
      北村雄一郎, 白石亮, 緒方和馬, 美藤正樹, 西嵜照和, Kaveh Edalati, 堀田善治
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 巨大ひずみ加工処理されたNbの静水圧下の電気抵抗率測定2017

    • Author(s)
      竹下直, 美藤正樹, 西嵜照和, Kaveh Edalati, 堀田善治
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] Nd2Fe14Bの高圧力下磁化率測定2017

    • Author(s)
      大隈理央, 緒方和馬, 美藤正樹
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] SQUID-VCM法による高圧力下磁気測定システムの開発Ⅱ2017

    • Author(s)
      柴山慶介,入江邦彦,美藤正樹,高木精志,石塚守
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 高圧力下におけるNd2Fe14B磁石の磁気特性と構造変化2016

    • Author(s)
      中村奈緒美, 緒方和馬, 柴山慶介, 高木精志, 美藤正樹, 田尻恭之
    • Organizer
      第122回日本物理学会 九州支部例会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2016-12-10 – 2016-12-10
  • [Presentation] 高精度高圧力下磁気測定システムSQUID-VCMの開発2016

    • Author(s)
      柴山慶介, 入江邦彦, 高木精志, 美藤正樹, 石塚守
    • Organizer
      第122回日本物理学会 九州支部例会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2016-12-10 – 2016-12-10
  • [Presentation] 水銀系銅酸化物超伝導体Hg-1223に対する静水圧力・一軸性圧縮効果2016

    • Author(s)
      緒方和馬, 美藤正樹, 鶴田一樹, 中村和磨, 出口博之, 堀出朋哉, 松本要, 原裕, 竹屋浩幸, 高野義彦
    • Organizer
      第122回日本物理学会 九州支部例会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2016-12-10 – 2016-12-10
  • [Presentation] 巨大ひずみ加工処理されたニオビウムの静水圧力効果2016

    • Author(s)
      白石亮, 北村雄一郎,緒方和馬,美藤正樹,西嵜照和,Kaveh Edalati,堀田善治
    • Organizer
      第122回日本物理学会 九州支部例会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2016-12-10 – 2016-12-10
  • [Presentation] 巨大ひずみ加工処理されたニオビウムの超伝導転移における静水圧力効果2016

    • Author(s)
      緒方和馬,白石亮,北村雄一郎,美藤正樹,西嵜照和,Kaveh Edalati,堀田善治
    • Organizer
      日本金属学会 2016年秋期講演(第159回)
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-21 – 2016-09-23
  • [Presentation] 高圧力下磁気測定用のSQUID-VCMシステムの開発2016

    • Author(s)
      美藤正樹,入江 邦彦,高木 精志,石塚 守
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 水銀系銅酸化物超伝導体に対する静水加圧・一軸性圧縮効果2016

    • Author(s)
      緒方和馬, 美藤正樹, 鶴田一樹, 中村和磨, 出口博之, 堀出朋哉, 松本要, 原裕, 竹屋浩幸, 高野義彦
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] SQUID-VCM法による高圧力下磁気測定システムの開発2016

    • Author(s)
      入江邦彦, 美藤正樹, 高木精志, 石塚 守
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Contactless measurement of electrical conductivity for bulk nanostructured silver prepared by high-pressure torsion2016

    • Author(s)
      Masaki Mito
    • Organizer
      International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2016)
    • Place of Presentation
      Dai-hakata Bldg. Fukuoka
    • Year and Date
      2016-07-28 – 2016-07-31
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 世界初!水銀系の銅酸化物超伝導体の超伝導転移温度が上昇するメカニズムを解明

    • URL

      http://www.kyutech.ac.jp/whats-new/topics/entry-4243.html

  • [Remarks] 世界初! 超伝導転移温度の上昇にせん断ひずみが効果的であること科学的に証明

    • URL

      http://www.kyutech.ac.jp/whats-new/research/entry-3961.html

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Published: 2018-01-16  

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