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結晶・電子構造が銅酸化物超伝導体と極めて類似した物質での高温超伝導発現の検証

研究課題

研究課題/領域番号 18K04695
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26020:無機材料および物性関連
研究機関横浜国立大学

研究代表者

上原 政智  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60323929)

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
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード高温超伝導 / Ni酸化物 / ドーピング / 層状化合物 / 高温超伝導候補物質 / Ln4Ni3O8 / superconductivity / layerd Ni oxide / Pd酸化物 / 新超伝導体
研究成果の概要

NiおよびPd酸化物において高温超伝導発現を目的として研究を行った。
Ni酸化物については超伝導化には過剰酸素の除去とキャリア量調整が必要であると考えられ、前者については合成条件の最適化により達成した。キャリア量調整に関しては、Niサイト元素置換が有望であることを見出したが、適切なキャリア量まで調整するに至らなかった。Pd酸化物については、NaCl-NaFをフラックスとして合成を行うと、OサイトのFでの部分置換によって超伝導に必須のキャリア量調整が可能であることを見出したが、適切なキャリア量まで調整するに至らなかった。
両物質とも超伝導化の一歩手前という状況であり、今後の研究進展の基礎を築いた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

室温超伝導物質はエネルギー問題解決に資する材料である。現在、常圧下で最高の超伝導転移温度(Tc)を持つ物質は銅酸化物高温超伝導体(HTSC)であり、そのTc は130 Kであるが、電子状態の調整で室温超伝導が発現する可能性がある。しかし機構が完全に解明されていないため、Tc を上げるにための明確な指針は得られていない。
今回の研究で取り上げたNi,Pd酸化物はHTSCと構造・電子状態がよく似ているので超伝導が発現すればHTSCと詳細に比較することによりTc上昇の必須条件が抽出できる。本研究ではNi,Pd酸化物での超伝導発現の一歩手前まで近づき、今後の研究への重要な情報を与えたものである。

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

    (11件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 2件、 査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 高温超伝導候補物質 Pr4Ni3O8 の Ni サイトへの選択的元素置換の試み2021

    • 著者名/発表者名
      宮武知範,塚本達,上原政智
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report 2020 #38 (2021)

      巻: 38 ページ: 174-174

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemical Substitution Effect of High-Tc Superconductor Candidate R4Ni3O8 (R: Rare-earth)2020

    • 著者名/発表者名
      Miyatake Tomonori、Shibutani Sho、Hamada Kyohei、Gouchi Jun、Uwatoko Yoshiya、Wakiya Kazuhei、Umehara Izuru、Uehara Masatomo
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30 ページ: 1-6

    • DOI

      10.7566/jpscp.30.011061

    • 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
  • [学会発表] 高温超伝導候補物質R4Ni3-xMxO8 (R : 希土類, M : 遷移金属) の合成と物性測定VI2022

    • 著者名/発表者名
      宮武知範, 塚本達, 和光勇輝, 梅原出, 上原政智
    • 学会等名
      日本物理学会2022年第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高温超伝導候補物質R4Ni3-xMxO8 (R:希土類, M:遷移金属) の合成と物性測定V2021

    • 著者名/発表者名
      宮武知範, 塚本達, 和光勇輝, 梅原出, 上原政智
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高温超伝導候補物質R4Ni3-xMxO8 (R:希土類, M:遷移金属) の合成と物性測定IV2021

    • 著者名/発表者名
      宮武知範, 梅原出, 上原政智
    • 学会等名
      第76回年次大会 日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温超伝導候補物質R4Ni3-xMxO8 (R : 希土類, M : 遷移金属) の合成と物性測定II2020

    • 著者名/発表者名
      宮武知範, 渋谷翔, 濱田恭平, 脇舎和平, 梅原出, 上原政智
    • 学会等名
      第75回年次大会 日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温超伝導候補物質R4Ni3-xMxO8 (R : 希土類, M : 遷移金属) の合成と物性測定II2020

    • 著者名/発表者名
      ○宮武知範, 渋谷翔, 濱田恭平, 脇舎和平, 梅原出, 上原政智
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温超伝導候補物質R4Ni3-xMxO8 (R:希土類, M:遷移金属) の合成と物性測定2019

    • 著者名/発表者名
      ○宮武知範, 渋谷翔, 濱田恭平, 郷地順, 上床美也, 脇舎和平, 梅原出, 上原政智
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Tuning of Carrier Concentration by Chemical Doping to Ni-sites in High-TC Candidate R4Ni3O8 (R = Pr, Nd)2019

    • 著者名/発表者名
      ○T. Miyatake, S. Shibutani, K. Hamada, J. Gouchi, Y. Uwatoko, K. Wakiya, I. Umehara, M. Uehara
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温超伝導候補物質Nd4Ni3O8のNi(1)サイト元素置換によるキャリア調整2019

    • 著者名/発表者名
      渋谷翔, 宮武知範, 脇舎和平, 梅原出, 上原政智
    • 学会等名
      日本物理学会2018年第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] High-Tc Candidates Materials Ln4Ni3O8and Ln3Ni2O6 (Ln=La, Nd, Sm)2018

    • 著者名/発表者名
      M. Uehara
    • 学会等名
      International Condensed Matter and Material Science Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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