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超高圧下の精密な固体物性研究による圧力誘起量子相転移機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15204032
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関大阪大学

研究代表者

清水 克哉  大阪大学, 極限量子科学研究センター, 教授 (70283736)

研究分担者 北田 貴弘  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 助教授 (90283738)
石塚 守  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (30184542)
加賀山 朋子  大阪大学, 極限量子科学研究センター, 助教授 (40274675)
大石 泰生  (財)高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門I, 主幹研究員 (20344400)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
50,180千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 11,580千円)
2006年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2005年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2004年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2003年度: 22,880千円 (直接経費: 17,600千円、間接経費: 5,280千円)
キーワード超高圧 / 金属絶縁体転移 / 超伝導 / 量子相転移 / 比熱 / リソグラフィー / 熱膨張 / 比熱測定 / ひずみゲージ
研究概要

超高圧発生技術と微細加工技術を融合させることによって、近年の物理学の中心的な研究課題のひとつである量子相転移現象(超伝導転移・磁気相転移・絶縁体-金属転移等)の機構解明を目的として期間中を通して開発研究およびそれらを用いた物性研究を行ってきた。以下に各測定技術開発と研究成果を示す。
1.電気抵抗測定
リソグラフィとリフトオフプロセスを応用した方法(以下リソグラフィ)によって電極間隔5ミクロンの微細電極を作成可能になった。これにより150万気圧を超える超高圧下の測定を可能にしてCaの高温超伝導の検出に至った。
2.磁気測定
SQUID振動コイル型磁束計を用いたDAC中の精密磁化測定装置の改良を行った結果、SN比の良い信号が常に安定して得られるようになった。広い温度範囲にわたって測定精度が向上した。
3.比熱測定
電気抵抗測定用の電極に加えて金鉄-クロメル熱電対を微細に試料に取り付けて交流比熱測定と電気抵抗測定の同時測定を可能にした。これによりスクッテルダイト化合物PrRu_4P_<12>の圧力下の金属絶縁体転移の機構の解明を進めた。
4.熱膨張
リソグラフィによって100ミクロン長程度の試料への取り付けを可能にした。圧力中の測定には至っていないが常圧下でMnの反強磁性転移にともなう磁歪が十分な感度で検出できることを示した。
5.構造解析
リソグラフィによる電気抵抗測定と放射光X線構造解析の同時測定を低温高圧下で可能にした。これにより、単体金属リチウムの超伝導転移温度と結晶構造変化をおよそ100万気圧の超高圧力に至るまで対応させることに成功した。
成果報告会を開催し、全研究期間において分担者によって達成された研究成果の報告と今後の研究協力について議論を行った。

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (31件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Structural Analysis of Filled Skutterudite PrRu_4P_<12> at High-Pressure and Low-Temperature2007

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      Physica B 310

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] New superconductors under very high-pressure2007

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu
    • 雑誌名

      J. Phys. : Condens. Matter 19

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] カルシウムの高温超伝導2007

    • 著者名/発表者名
      清水克哉
    • 雑誌名

      パリティ 22

      ページ: 31-33

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electrical Resistivity Measurements of Single Crystalline α-Mn under High Pressure2007

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      J.Mag.Mag.Matter. 310

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] New superconductors under very high-pressure2007

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      J.Phys. : Condens.Matter 19

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Superconductivity from magnetic elements under high pressure2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      Physica B 378-380

      ページ: 632-635

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Superconductivity of Ca Exceeding 25 K at Megabar Pressures2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yabuuchi et al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 75

      ページ: 83703-83704

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electrical Resistivity Measurements of Single Crystalline α-Mn under High Pressure2006

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      J. Mag. Mag. Matter. 378-380

      ページ: 632-635

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Superconductivity of Ca Exceeding 25 K at Megabar Pressures2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yabuuchi et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 75

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structural Analysis of Filled Skutterudite PrRu_4P_<12> at High-Pressure and Low-Temperature2006

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      Physica B 378-380

      ページ: 199-200

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure effect for metal-insulator transition in filled skutterudite SmRu_4P_<12>2006

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408-412

      ページ: 238-240

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Superconductivity in Elemental Materials2005

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 74

      ページ: 13454-11357

    • NAID

      110001979533

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-pressure effect on the electrical resistivity in CeNiGe_3 and CeNi_2Al_52005

    • 著者名/発表者名
      M.Nakashima et al.
    • 雑誌名

      Physica B 359

      ページ: 266-268

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] New High-Pressure Phase of Calcium2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yabuuchi et al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 74

      ページ: 2391-2392

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-Induced. Superconductivity in Elemental Materials2005

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 74

      ページ: 1345-1357

    • NAID

      110001979533

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-pressure effect on the electrical resistivity in CeNiGe3 and CeNi2A152005

    • 著者名/発表者名
      Nakashima et al.
    • 雑誌名

      Physica B 359

      ページ: 266-268

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] New High-Pressure Phase of Calcium2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yabuuchi et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 74

      ページ: 2391-2392

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Superconductivity in Simple Metals2005

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu
    • 雑誌名

      Int'l J.of Modern Phys.B 19

      ページ: 259-261

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Superconductivity in Elemental Materials2005

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 74

      ページ: 13454-13457

    • NAID

      110001979533

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The phase transition of CuCrZrS_4 at high pressure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakamoto et al.
    • 雑誌名

      Physica B 359-361

      ページ: 1213-1215

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure effect for metal-insulator transition in filled skutterudite PrRu_4P_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      Physica B 359-361

      ページ: 853-855

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure induced superconductivity in Li and Fe2004

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      Physica C 408-410

      ページ: 750-753

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Superconductivity in Filled Skutterudite PrRu_4P_<12>2004

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 73

      ページ: 2370-2372

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure induced superconductivity in Li and Fe2004

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      Physica C 408-710

      ページ: 750-753

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Superconductivity in Filled Skutterudite PrRu_4P_<12>2004

    • 著者名/発表者名
      A.Miyake et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 73

      ページ: 2370-2372

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure induced superconductivity in Li and Fe2004

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      Physica C 408-10

      ページ: 750-753

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Compression of Polyhedral Graphite up to 43 GPa and X-ray Diffraction Study on Elasticity and Stability of the Graphite Phase2004

    • 著者名/発表者名
      A.Nakayama et al.
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 84

      ページ: 5112-5114

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] High-pressure effect on the electronic state in CeNiGe_3 : pressure-induced superconductivity2004

    • 著者名/発表者名
      M.Nakashima et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.:Condens.Matter 16

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] On the phase-transition in anthracene induced by high pressure2004

    • 著者名/発表者名
      R.Resel et al.
    • 雑誌名

      Solid State Communications 129

      ページ: 103-106

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Liの超伝導2003

    • 著者名/発表者名
      清水克哉
    • 雑誌名

      固体物理 38

      ページ: 352-355

    • NAID

      40006552240

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-induced Superconductivity in Elemental Materials

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. (in press)

    • NAID

      110001979533

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuya Shimizu 他: "Pressure induced superconductivity in Li and Fe"Physica C. (in press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] R.Resel 他: "On the phase transition in anthracene induced by high pressure"Solid State Communications. 129. 103-106 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 清水克哉: "Liの超伝導"固体物理. 38. 352-355 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 清水克哉: "超高圧力下におけるリチウム金属の超伝導"FSST NEWS. 96. 12-15 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2020-05-15  

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