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高圧縮固体水素における金属相・室温超伝導相の第一原理的探索

研究課題

研究課題/領域番号 15K17707
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関大阪大学

研究代表者

石河 孝洋  大阪大学, 基礎工学研究科, 特任助教(常勤) (40423082)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード固体水素 / 水素化合物 / 金属化 / 高温超伝導 / 第一原理計算 / 結晶構造予測 / ポテンシャルエネルギー面トレッキング / 遺伝的アルゴリズム / 超伝導 / 硫黄水素化物 / 結晶構造探索
研究成果の概要

ポテンシャルエネルギー面トレッキング法を高圧縮固体水素に適用させて新奇金属相及び室温超伝導相を理論的に探索した。新たな高圧相の発見には至らなかったが、500万気圧以上でセシウムⅣ型構造が歪みを繰り返す状態が出現することを予測し、金属固体水素について新たな知見が得られた。また、遺伝的アルゴリズムを用いて水素系化合物の高温超伝導を調べたところ、110万気圧で実験データを良く再現する50-70ケルビンの新奇超伝導硫黄水素化合物H5S2を予測した。実験で到達可能な圧力領域(360万気圧以下)における室温超伝導は水素単体では困難だが、水素化合物では十分期待できることが明らかになった。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 9件、 招待講演 9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Crystal Structure of the Superconducting Phase of Sulfur Hydride2016

    • 著者名/発表者名
      Mari Einaga, Masafumi Sakata, Takahiro Ishikawa, Katsuya Shimizu, Mikhail I. Eremets, Alexander P. Drozdov, Ivan A. Troyan, Naohisa Hirao, and Yasuo Ohishi
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 12 号: 9 ページ: 835-838

    • DOI

      10.1038/nphys3760

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Superconducting H5S2 phase in sulfur-hydrogen system under high-pressure2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, A. Nakanishi, K. Shimizu, H. Katayama-Yoshida, T. Oda, and N. Suzuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 23160-23160

    • DOI

      10.1038/srep23160

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 高圧極限環境下における物質の結晶構造と超伝導性に関する第一原理的研究2017

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ドープされた硫化水素における超伝導の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      中西章尊、石河孝洋、清水克哉
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 計算科学とデータ科学の融合による高温超伝導水素化物の探索2017

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      ナノテクイニシャティブ研究会「マテリアルズ・インフォマティクス・ネットワーク」
    • 発表場所
      有馬温泉メープル有馬(神戸市)
    • 年月日
      2017-01-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アルゴン水素化物の結晶構造と超伝導に関する第一原理的研究2016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、中西章尊、清水克哉、小田竜樹
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による酸素-水素系化合物の高圧相探索2016

    • 著者名/発表者名
      首藤祐希、石河孝洋、中西章尊、小田竜樹、清水克哉
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study on superconductivity in hydrogen compounds under high-pressure2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa
    • 学会等名
      EU-JAPAN Workshop on Computational Materials Design and Realization for Spintronics, Moltronics, Quantronics, Superconductivity and Topotronics
    • 発表場所
      Peter Grunberg Institute, Julich Research Centre, Julich (Germany)
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アルゴン水素化物の超伝導性に関する第一原理的研究2016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、中西章尊、清水克哉、小田竜樹
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] First-principles prediction of superconducting H5S2 phase in sulfur-hydrogen system2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, A. Nakanishi, K. Shimizu, H. Katayama-Yoshida, T. Oda, and N. Suzuki
    • 学会等名
      54th EHPRG Meeting
    • 発表場所
      Bayreuth (Germany)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal structure in sulfur hydride under high pressure2016

    • 著者名/発表者名
      M. Einaga, M. Sakata, T. Ishikawa, K. Shimizu, M. I. Eremets, A. P. Drozdov, S. Imada, N. Hirao, and Y. Ohishi
    • 学会等名
      The 17th International Conference on High Pressure in Semiconductor Physics (HPSP-17) & Workshop on High-pressure Study on Superconducting (WHS)
    • 発表場所
      Sanjo Conference Hall (Bunkyo-ku, Tokyo)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Superconducting H5S2 compound from first-principles2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, A. Nakanishi, K. Shimizu, H. Katayama-Yoshida, T. Oda, and N. Suzuki
    • 学会等名
      The 17th International Conference on High Pressure in Semiconductor Physics (HPSP-17) & Workshop on High-pressure Study on Superconducting (WHS)
    • 発表場所
      Sanjo Conference Hall (Bunkyo-ku, Tokyo)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素-水素系化合物における高温超伝導相の第一原理的探索2016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      豊田理研異分野若手交流会
    • 発表場所
      株式会社豊田自動織機グローバル研修センター/HAZU academy(愛知)
    • 年月日
      2016-07-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムによる硫黄-水素系化合物の高圧相探索2016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2016-04-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Prediction of superconducting H5S2 phase in compressed sulfur-hydrogen system2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa
    • 学会等名
      Workshop on Computational Nano-Materials Design and Realization for Energy-Saving and Energy-Creation Materials
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-03-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高圧力下における硫黄 水素系化合物の結晶構造と超伝導性に関する第一原理的研究2016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、中西章尊、清水克哉、吉田博、小田竜樹、鈴木直
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Pressure-induced superconductivity in sulfur-hydrogen system from first-principles2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa
    • 学会等名
      International Symposium on Computing Energy Landscape in Material Science and Particles Physics
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-02-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 計算科学とデータ科学の融合による高圧下高温超伝導物質の探索2016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      マテリアルズデータビリティサイエンス第1回ワークショップ
    • 発表場所
      大阪大学基礎工学研究棟
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第一原理計算から予測される超伝導硫黄水素化物H5S22016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      2016年度地球惑星科学・高圧物質科学研究会合同研究会
    • 発表場所
      関西学院大学梅田キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] First-principles search for high pressure phases of O-H compounds2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Shuto, T. Ishikawa, A. Nakanishi, T. Oda, and K. Shimizu
    • 学会等名
      The 4th SKLSHM-KYOKUGEN Workshop on Materials at high pressure
    • 発表場所
      Jilin (China)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 計算科学とデータ科学の融合による高温超伝導物質の探索2016

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      第1回大阪大学豊中地区研究交流会
    • 発表場所
      大阪大学会館アセンブリーホール(豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study on sulfur hydride system under high-pressure2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, A. Nakanishi, K. Shimizu, H. Katayama-Yoshida, T. Oda, and N. Suzuki
    • 学会等名
      International Symposium on Present and Future of Material Sciences
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-11-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 第一原理計算による固体水素高圧相の探索2015

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      第56回高圧討論会
    • 発表場所
      アステールプラザ(広島市)
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムによる硫黄水素化物の高圧相探索2015

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、中西章尊、清水克哉、吉田博、小田竜樹、鈴木直
    • 学会等名
      第56回高圧討論会
    • 発表場所
      アステールプラザ(広島市)
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムによる高圧力下におけるHxSの結晶構造探索2015

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、中西章尊、清水克哉、吉田博、小田竜樹、鈴木直
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Crystal structure and superconductivity in atomic hydrogen: Deformation between I41/amd and Fddd2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, H. Nagara, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 学会等名
      Joint AIRAPT-25 & EHPRG-53
    • 発表場所
      マドリード(スペイン)
    • 年月日
      2015-08-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 高温超伝導機構の解明につながる硫黄水素化物を発見

    • URL

      http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2016/20160323_1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 世界初!-70℃の高温超伝導体の結晶構造を解明

    • URL

      http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2016/20160510_2

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-05-15  

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