| 研究課題/領域番号 |
20H02704
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 (2022-2023)
東北大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
岡 大地 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (20756514)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | アンダーソン局在 / 金属絶縁体転移 / 酸化物 / 酸窒化物 / エピタキシー / 複合アニオン / 電子相関 / 超伝導 / 二核錯体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高温超電導体開発の指針に電子相関の導入があり、これまでモット絶縁体の相転移現象が盛んに研究されてきた。一方、超伝導体相とアンダーソン絶縁体相が隣接する例も存在する。このような系で局在を抑制できれば新たな超伝導体探索の指針になり得る。本研究では局在を決定づけるパラメータとして、理論で検討されてきた不規則性・次元性に加えて、軌道分布に着目する。導電性酸化物を対象に、金属・絶縁体相図を実験的に作成する。得られた相図から局在による絶縁化を抑制するための指針を見出し、超伝導体をはじめとする機能性材料の開発を行う。くわえて、発見した超伝導体を用いたエピタキシャル接合素子の作成にも取り組む。
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| 研究実績の概要 |
本年度は前年度までの知見に基づき、超伝導性の発現が期待される遷移金属酸化物、複合アニオン化合物、希土類金属単酸化物のエピタキシャル合成と電気測定に取り組んだ。
研究当初は合成例の多いd0からd1電子状態の化合物を対象に軌道分布、不規則性、次元性を制御することで超伝導を発現する母物質の探索を計画していたが、研究の推進により合成技術を大きく向上させることができたため、より占有電子数が大きな物質群に研究対象を拡張することが可能となった。たとえば、高温超電導の発現が理論予測されていながら、合成の困難さから実験的な電気測定が未検証のd2電子状態Sr3Cr2O7のエピタキシャル合成に初めて成功した。酸素欠損を導入すると、電子相関と局在効果のシナジー効果によって室温で5桁程度の電気抵抗の変化を観察した。研究期間中においては超伝導の観察には至らなかったものの、組成制御技術を確立することができたため、理論予想された超伝導の実現に向けて技術的な基盤が構築できたと考えている。
異常原子価を有するd1電子状態の希土類単酸化物では4f電子数の異なる複数の組成の薄膜をエピタキシャル合成することに成功した。合成の観点からは、同じ岩塩構造のCaOなどのアルカリ土類金属をバッファー層として用いることで高純度化に成功し、たとえば、GdOでは強磁性転移温度の向上が観察された。また、超伝導を示すLaOと弱強磁性を示すPrOのヘテロエピタキシャル構造を作製したところ、超伝導転移温度は低下するものの、PrOの磁性とカップリングするような超伝導転移の特異な磁場応答が観察された。磁性や局在の観点から電子相関を議論するための基礎的な知見になり得る。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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