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ダイヤモンドアンビルセルを利用した新規超伝導体の探索

研究課題

研究課題/領域番号 19H02177
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

高野 義彦  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (10354341)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
キーワード超伝導 / 超高圧 / ダイヤモンド / データー科学 / インフォマティクス
研究開始時の研究の概要

2015年、超高圧下においてH3Sが超伝導転移温度Tc=203Kを示すことが報告され、最高Tcの記録が塗り替えられた。これは、水素が金属化すれば室温高温超伝導になると1968年にAshcroftが唱えた説の信憑性を裏付けるものである。
高圧力発生装置ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた電気抵抗測定は電極挿入が大変困難である。我々は、電気伝導性の高いホウ素ドープダイヤモンド電極をアンビル上に予め微細加工し、超高圧下電気抵抗測定を容易にする新しいDACの開発を行っている。本研究では、上記超高圧技術を駆使して、理論家と協力しながら新規高温超伝導体を発見することを目的としている。

研究成果の概要

高い超伝導転移温度を示す金属水素化物超伝導体の発見は、Ashcroftが唱えた理論の信憑性を裏付けるもので、大変注目を集めている。金属水素化物超伝導体の探索には、高圧下における電気抵抗測定が不可欠である。そこで我々は、高圧下電気抵抗測定が容易になるように、ホウ素ドープダイヤモンド電極をアンビル上に予め微細加工した独自のダイヤモンドアンビルセル(DAC)を開発してきた。本研究ではこのDACに高圧合成の機能を付加し、合成と電気抵抗測定を同時に行うことに成功した。本装置を用いて、Sn3S4の高圧合成を行い、圧力を維持したまま低温の電気抵抗測定を行うことにより、新奇超伝導体を発見することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超伝導体は、電気抵抗が全く無い状態で電流を流すことができるため、ロス無く電気のエネルギーを長距離送電することや貯蔵することが可能となり、超伝導は環境エネルギー問題解決の切り札として期待されている。しかし、唯一超伝導体で課題となることは、超伝導転移温度が室温より低いため、冷却にコストがかかる事である。我々研究者は、冷却しなくても使える室温超伝導体の発見のために日夜努力してきた。本研究は夢の室温超伝導体発見のための基礎基盤研究であり、今後、未知なる革新的な超伝導体の発見に資するものである。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 8件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件、 招待講演 13件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] High-Pressure Synthesis of Superconducting Sn3S4 Using a Diamond Anvil Cell with a Boron-Doped Diamond Heater2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Terashima Kensei、Nakano Satoshi、Nakamura Kazuki、Yamamoto Sayaka、Yamamoto Takafumi D.、Ishikawa Takahiro、Adachi Shintaro、Irifune Tetsuo、Imai Motoharu、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 61 号: 10 ページ: 4476-4483

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.2c00013

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrical Transport Measurements on Layered La(O,F)BiS2 under Extremely High Pressure2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Yamamoto Sayaka、Nemoto Yoshihiro、Nishimiya Yuki、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Condensed Matter

      巻: 7 号: 1 ページ: 25-25

    • DOI

      10.3390/condmat7010025

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and electrical transport measurement of superconducting hydrides using diamond anvil cell with boron-doped diamond electrodes2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Nakano Satoshi、Yamamoto Sayaka、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: 9 ページ: 090902-090902

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac1a49

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diamond anvil cell with boron-doped diamond heater for high-pressure synthesis and in situ transport measurements2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Yamamoto Sayaka、Adachi Shintaro、Sakai Takeshi、Irifune Tetsuo、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 119 号: 5 ページ: 053502-053502

    • DOI

      10.1063/5.0059705

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Concurrent synthesis and boron-doping of amorphous carbon films by focused ion beam-assisted chemical vapor deposition2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Sadki El Hadi S.、Tanaka Hiromi、Yamamoto Sayaka、Adachi Shintaro、Younis Adnan、Takeya Hiroyuki、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 730 ページ: 138704-138704

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2021.138704

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental Observation of Pressure-Induced Superconductivity in Layered Transition-Metal Chalcogenides (Zr,Hf)GeTe4 Explored by a Data-Driven Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Hou Zhufeng、Adachi Shintaro、Yamamoto Sayaka、Tanaka Hiromi、Takeya Hiroyuki、Irifune Tetsuo、Terakura Kiyoyuki、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 33 号: 10 ページ: 3602-3610

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c00272

    • 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] Crystal Growth and High-Pressure Effects of Bi-Based Superconducting Whiskers2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Yamamoto Sayaka、Takano Yoshihiko、Tanaka Hiromi
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 6 号: 18 ページ: 12179-12186

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c00880

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Data-driven exploration for pressure-induced superconductors using diamond anvil cell with boron-doped diamond electrodes and undoped diamond insulating layer2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Matsumoto, Zhufeng Hou, Shintaro Adachi, Masanori Nagao, Sayaka Yamamoto, Peng Song, Noriyuki Kataoka, Pedro Baptista de Castro, Kensei Terashima, Hiroyuki Takeya, Hiromi Tanaka, Takayoshi Yokoya, Tetsuo Irifune, Kiyoyuki Terakura, and Yoshihiko Takano
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: 40 号: 1 ページ: 22-34

    • DOI

      10.1080/08957959.2019.1695253

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal Growth, Structural Analysis, and Pressure-Induced Superconductivity in a AgIn5Se8 Single Crystal Explored by a Data-Driven Approach2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Matsumoto, Zhufeng Hou, Hiroshi Hara, Shintaro Adachi, Hiromi Tanaka, Sayaka Yamamoto, Yoshito Saito, Hiroyuki Takeya, Tetsuo Irifune, Kiyoyuki Terakura, and Yoshihiko Takano
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 59 号: 1 ページ: 325-331

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b02295

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Maskless Patterning of Gallium-Irradiated Superconducting Silicon Using Focused Ion Beam2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Adachi Shintaro、Sadki El Hadi S.、Yamamoto Sayaka、Tanaka Hiromi、Takeya Hiroyuki、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 2 号: 3 ページ: 677-682

    • DOI

      10.1021/acsaelm.9b00781

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Demonstration of electric double layer gating under high pressure by the development of field-effect diamond anvil cell2020

    • 著者名/発表者名
      Adachi Shintaro、Matsumoto Ryo、Yamamoto Sayaka、Yamamoto Takafumi D.、Terashima Kensei、Saito Yoshito、Esparza Echevarria Miren、Baptista de Castro Pedro、Song Peng、Iwasaki Suguru、Takeya Hiroyuki、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 号: 22 ページ: 223506-223506

    • DOI

      10.1063/5.0004973

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrical transport measurements for superconducting sulfur hydrides using boron-doped diamond electrodes on beveled diamond anvil2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Einaga Mari、Adachi Shintaro、Yamamoto Sayaka、Irifune Tetsuo、Terashima Kensei、Takeya Hiroyuki、Nakamoto Yuki、Shimizu Katsuya、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 33 号: 12 ページ: 124005-124005

    • DOI

      10.1088/1361-6668/abbdc5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced superconductivity in SnSb2Te42020

    • 著者名/発表者名
      Song Peng、Matsumoto Ryo、Hou Zhufeng、Adachi Shintaro、Hara Hiroshi、Saito Yoshito、Castro P B、Takeya Hiroyuki、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 号: 23 ページ: 235901-235901

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab76e2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal size improvement of Bi-based superconducting whiskers under stress-controlled condition2020

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Yamamoto, Ryo Matsumoto, Shintaro Adachi, Yoshihiko Takano, Hiroyuki Muto, Hiromi Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 541 ページ: 125669-125669

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2020.125669

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced insulator to metal transition of mixed valence compound Ce(O,F)SbS22019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryo、Nagao Masanori、Ochi Masayuki、Tanaka Hiromi、Hara Hiroshi、Adachi Shintaro、Nakamura Kazuki、Murakami Ryo、Yamamoto Sayaka、Irifune Tetsuo、Takeya Hiroyuki、Tanaka Isao、Kuroki Kazuhiko、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 7 ページ: 075102-075102

    • DOI

      10.1063/1.5079765

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pressure-induced Superconductivity in Tin Sulfide2019

    • 著者名/発表者名
      R. Matsumoto, P. Song, S. Adachi, Y. Saito, H. Hara, A. Yamashita, K. Nakamura, S. Yamamoto, H. Tanaka, T. Irifune, H. Takeya, and Y. Takano
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 18 ページ: 184502-184502

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.184502

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure-induced superconductivity in the layered pnictogen diselenide NdO0.8F0.2Sb1-xBixSe2 (x=0.3 and 0.7)2019

    • 著者名/発表者名
      R. Matsumoto, Y. Goto, S. Yamamoto, K. Sudo, H. Usui, A. Miura, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, S. Adachi, T. Irifune, H. Takeya, H. Tanaka, K. Kuroki, Y. Mizuguchi, and Y. Takano
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 100 号: 9 ページ: 094528-094528

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.094528

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure effect in Bi-2212 and Bi-2223 cuprate superconductor2019

    • 著者名/発表者名
      Adachi Shintaro、MATSUMOTO Ryo、HARA Hiroshi、SAITO Yoshito、SONG Peng、TAKEYA Hiroyuki、WATANABE Takao、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 4 ページ: 043002-043002

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab0521

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and transport properties under high pressure of PrOBiS2 single crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Nagao Masanori、Miura Akira、Matsumoto Ryo、Maruyama Yuki、Watauchi Satoshi、Takano Yoshihiko、Tadanaga Kiyoharu、Tanaka Isao
    • 雑誌名

      Solid State Communications

      巻: 296 ページ: 17-20

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2019.04.007

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of a superconducting YBa2Cu4O8 film via coprecipitation2019

    • 著者名/発表者名
      Hara Hiroshi、Adachi Shintaro、Matsumoto Ryo、Saito Yoshito、Takeya Hiroyuki、Takano Yoshihiko
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 7 ページ: 070902-070902

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab2866

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] データ駆動型網羅探索による新規圧力誘起超伝導体の加速的探索2019

    • 著者名/発表者名
      松本凌, Hou Zhufeng, 寺倉清之, 高野義彦
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 54, ページ: 413-420

    • NAID

      40021997613

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高圧合成とその場電気抵抗測定によるIn-S系超伝導体の発見2023

    • 著者名/発表者名
      山根 和樹 松本 凌 只野 央将 寺嶋 健成 高野 義彦
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高温超伝導体の探索と実用化に向けた取り組み2023

    • 著者名/発表者名
      松本 凌 田中 博美 高野 義彦
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Exploration of new superconductors by materials data and high pressure2023

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      創発物性科学研究センターセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Data driven exploration of superconductors using new diamond anvil cell2023

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      The 1st KOSEN Research International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DACを用いた電気二重層トランジスタの高圧力下駆動に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      松本 凌 足立 伸太郎 山本 貴史 寺嶋 健成 高野 義彦
    • 学会等名
      第63回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Nb1-xB2の高圧合成と超伝導特性の圧力効果2022

    • 著者名/発表者名
      山根和樹 松本凌 山本貴史 寺嶋健成 足立伸太郎 廣戸孝信 竹屋浩幸 長澤光晴 高野義彦
    • 学会等名
      第63回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] マテリアルズインフォマティクスとバンドエンジニアリング2020

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      日本物理学会新潟支部
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Data driven method to discover new superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      NCHU-NIMS Workshop on Devices Materials
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] データーと機械学習を使った新超伝導体探索2020

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      基研研究会・京都大学基礎物理学研究所
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] データーを使った新超伝導体探索2020

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] データベースを用いた圧力誘起超伝導材料の開発2020

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      ナノテック 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New approach to discover novel superconductors using data driven method2020

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      10th Asian Conference on Applied Superconductivity and Cryogenics (ACASC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マテリアルズ・インフォマティクスによる新規超伝導体の探索2019

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      応用物理学会 超伝導分科会 第59回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超高圧下物性測定技術の改良とデータ科学による新超伝導体の探索2019

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      令和1年度物性研究所短期研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Discovery of new superconductors under high pressure using materials informatics2019

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      the 10th East Asia Symposium on Superconductor Electronics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Data-driven exploration of new functional materials including superconductors under high pressure2019

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      International Conference on Condensed Matter and Materials Science-2019 (ICCMMS-19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マテリアルズ・インフォマティクスによる新超伝導体開発2019

    • 著者名/発表者名
      高野 義彦
    • 学会等名
      第9回電子光技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 材料およびプロセス開発のためのインフォマティクスの基礎と研究開発最前線2020

    • 著者名/発表者名
      松本凌、高野義彦
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      ㈱シーエムシー・リサーチ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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