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第一原理計算に基づく多面的なアプローチによる超伝導物質探索

研究課題

研究課題/領域番号 18K03442
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関東北大学

研究代表者

是常 隆  東北大学, 理学研究科, 准教授 (90391953)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード超伝導 / 第一原理計算 / 物質探索
研究成果の概要

水素化合物超伝導体の超伝導転移温度を定量的に再現する技術の確立と物質探索を目指した研究を行った。中でも最も高い転移温度を持つ物質の1つであるLaH10の超伝導転移温度が,水素の量子ゆらぎに由来する量子効果によってはじめて説明できることを明らかにし,定量的に転移温度が再現できることを示した。また,室温超伝導体の可能性が実験的に指摘された硫黄と炭素を含む水素化物についても研究を行い,既存のメカニズムでは,室温超伝導が説明できないことを明らかにした。これらの成果は,今後より高い転移温度を持つ物質を探索する上で欠かせない知見となる考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

転移温度が室温にせまる超伝導体の転移温度を,経験的なパラメータを一切用いず,基本方程式と結晶構造のみに立脚して定量的に説明できることを示したこと,また,そこでは水素の量子効果が重要な役割を果たしていることを示したことは,今後の水素化合物超伝導体探索において欠かせない知見である。本手法は従来型の超伝導体であれば他の超伝導体にも適用可能であり,今後,様々な超伝導体探索に適用が期待される。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of the Basque Country(スペイン)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Sapienza Universita di Roma(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Wannier-based implementation of the coherent potential approximation with applications to Fe-based transition metal alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Ito Naohiro、Nomoto Takuya、Kobayashi Koji、Mankovsky Sergiy、Nomura Kentaro、Arita Ryotaro、Ebert Hubert、Koretsune Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 号: 12 ページ: 125136-125136

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.125136

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Absence of conventional room-temperature superconductivity at high pressure in carbon-doped H3S2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Tianchun、Hirayama Motoaki、Nomoto Takuya、Koretsune Takashi、Arita Ryotaro、Flores-Livas Jose
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.064510

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 原子核の量子ゆらぎが支える高圧下LaH10の高温超伝導2020

    • 著者名/発表者名
      只野央将、是常 隆、有田亮太郎
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 55 ページ: 425-434

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient ab initio Migdal-Eliashberg calculation considering the retardation effect in phonon-mediated superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Tianchun Wang, Takuya Nomoto, Yusuke Nomura, Hiroshi Shinaoka, Junya Otsuki, T. Koretsune, and Ryotaro Arita
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 13 ページ: 134503-134503

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.134503

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum crystal structure in the 250-kelvin superconducting lanthanum hydride2020

    • 著者名/発表者名
      Errea Ion、Belli Francesco、Monacelli Lorenzo、Sanna Antonio、Koretsune Takashi、Tadano Terumasa、Bianco Raffaello、Calandra Matteo、Arita Ryotaro、Mauri Francesco、Flores-Livas Jose
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 578 号: 7793 ページ: 66-69

    • DOI

      10.1038/s41586-020-1955-z

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Wannier90 as a community code: new features and applications2020

    • 著者名/発表者名
      Pizzi Giovanni et al
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 号: 16 ページ: 165902-165902

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab51ff

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microscopic characterization of the superconducting gap function in Sn1-xInxTe2020

    • 著者名/発表者名
      Nomoto T.、Kawamura M.、Koretsune T.、Arita R.、Machida T.、Hanaguri T.、Kriener M.、Taguchi Y.、Tokura Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 1 ページ: 014505-014505

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.014505

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tailoring band structure and band filling in a simple cubic (IV, III)-VI superconductor2018

    • 著者名/発表者名
      Kriener M.、Kamitani M.、Koretsune T.、Arita R.、Taguchi Y.、Tokura Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.044802

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic Structure Calculation and Superconductivity in λ-(BETS)2GaCl42018

    • 著者名/発表者名
      Aizawa Hirohito、Koretsune Takashi、Kuroki Kazuhiko、Seo Hitoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 9 ページ: 093701-093701

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.093701

    • NAID

      210000134936

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Wannier関数を用いたCPA計算の実装2022

    • 著者名/発表者名
      伊東直洋, 野本拓也, 小林浩二, Sergiy Mankovsky, 野村健太郎, 有田亮太郎, Hubert Ebert, 是常隆
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] La水素化物における量子効果と超伝導2019

    • 著者名/発表者名
      是常隆
    • 学会等名
      基研研究会 「電子相関が生み出す超伝導現象の未解決問題と新しい潮流」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 是常グループ

    • URL

      http://www.cmpt.phys.tohoku.ac.jp/~koretsune/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] ほぼ室温超伝導を示す高圧下ランタン水素は量子固体だった

    • URL

      https://www.sci.tohoku.ac.jp/news/20200206-10924.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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