超伝導体ナノチューブの新合成と新規量子現象の探索

Research Project

Project/Area Number	13875001
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Applied materials science/Crystal engineering
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	丹田聡北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80217215)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	宇治進也物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, 主席研究員
Project Period (FY)	2001 – 2002
Project Status	Completed (Fiscal Year 2002)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 2002: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000) Fiscal Year 2001: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	電荷密度波 / トポロジカル物質 / リング結晶 / 超伝導 / NbSe3 / NbSe2 / メビウス結晶 / トポロジー / NbSe_3 / NbSe_2
Research Abstract	微小結晶のメビウス結晶作製技術の応用としてNbSe2のC60によるテンプレート成長法の確立を目指した。(Nature公表 417(2002)397) NbSe2ナノチューブ、NbSe2ナノファイバー、TaS2ナノチューブの合成に成功した。 NbSe2ナノチューブの合成に関しては、化学的気相輸送法をもちいた。特にC60テンプレートを用いることにより径がナノサイズの大きさのものがコントロールよく合成できることを発見した。 NbSe2ナノチューブの径は10nmから100nmのサイズであり長さは1μmである。温度コントロール(720℃から800℃)を精密に行うことにより、最初にナノサイズのNbSe3の単結晶を作製し(720℃)その後温度を780℃にしばらく設定しそのNbSe3から脱Se化反応によりNbSe2のナノファイバー、ナノチューブを合成する。その際NbSe3のもつナノファイバー性を利用するいわゆる自己テンプレート型製法を確立した。脱Se化反応においては曲率をもって作製されることがわかっておりその過程においてナノチューブが合成されるというメカニズムを解明した。 TaS2ナノチューブに関しては室温にてCDW転移を示していることが透過電子顕微鏡により観測された。CDWに基づく超格子周期の衛星反射の観測がみられ、かなり薄い結晶においてもCDWが存在することが明らかとなった。 NbSe2ナノファイバー、ナノチューブに4端子電極をつけ転移温度を測定した。電極に関してはFIBによる電極直接接合法と電子ビーム露光法を用いた。 Tcは5.0Kでありバルクで報告されているTc=7.2Kより低い温度で超伝導になることがわかった。これらの結果はいずれも世界初の結果である。