| 研究課題/領域番号 |
20K03867
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 九州産業大学 |
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研究代表者 |
西嵜 照和 九州産業大学, 理工学部, 教授 (90261510)
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| 研究分担者 |
加藤 勝 大阪公立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90204495)
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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 |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 超伝導 / 低温物性 / 物性実験 / ナノ構造 / 金属物性 / 超伝導材料 / ナノ材料 / 量子化磁束 / 走査プローブ顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微細結晶粒を持つバルク状の金属材料 (バルクナノメタル)における超伝導は，通常の金属にはない特異な電気的・磁気的性質 (超伝導転移する温度や磁場の増大など) を示すことが申請者らにより見出されている．本研究では，バルクナノメタルの特異な超伝導物性に着目し，微細結晶粒に発現する超伝導秩序と磁束状態のナノ構造制御を行うことを目的とし，巨視的物性 (磁化，電気抵抗率) と走査プローブ顕微鏡による物性測定を行う．特に，超伝導体の熱力学 (磁束状態の相転移) を超微細結晶粒により制御し，磁場に弱い金属元素超伝導体を強磁場応用に有利な第Ⅱ種超伝導体へ変換する新しい手法を確立する．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，金属系を中心とした超伝導体に対して微細結晶粒を導入したバルクナノメタルの超伝導特性を明らかにすることを目的として，磁化，電気抵抗，走査プローブ顕微鏡などの手法を用いて実験を行った．また，研究代表者による実験的研究と研究分担者による理論的研究を実施し，下記の成果が得られた．
(1) 前年度に引き続き，巨大ひずみ加工の1種である高圧ねじり (HPT) 加工を用いてNb, Ta, V, NbTiなどの様々な超伝導体の作製を行った．2022年度は，化合物系のNb3Snバルク超伝導体に加えて，ハイエントロピー合金Hf21Nb25Ti15V15Zr24についてもHPT加工を行い超伝導特性の変化を調べた．
(2) Nb3Snは従来型の超伝導体の中でも特に高磁場用の超伝導線材として実用化されている超伝導体である．このNb3Snに微細結晶粒を導入し磁束ピン止め力を増加させることを目指してNb3SnにHPT加工を行った．化合物系のNb3Snでは合金系と異なり，HPT加工後に臨界電流密度が低下する結果が得られ，超伝導特性はひずみの付与で極端に低下することが分かった．
(3) ハイエントロピー合金Hf21Nb25Ti15V15Zr24についてHPT加工を行う前の臨界温度，臨界電流密度，渦糸構造について調べた． SQUID顕微鏡を用いて局所磁気測定を行った結果，ハイエントロピー合金では初めて量子化磁束の観測に成功した．
(4) Bogoliubov-de Gennes方程式と有限要素法を用いて，磁場中の乱れた超伝導体おける渦糸構造を調べた結果，渦糸コアサイズは不純物ポテンシャルのサイズに依存することが分かった．また，準粒子の構造，特に渦糸コア周辺の束縛状態についても調べ，渦糸コアサイズと不純物ポテンシャルのサイズとの関係を議論した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
理由
試料の作製と評価，走査プローブ顕微鏡実験，磁化測定など，研究計画調書に記入した予定通り進捗しているため，「おおむね順調に進展している」と自己評価した．
当初の研究計画にはなかったハイエントロピー合金という新しい研究対象についても研究を展開している．
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| 今後の研究の推進方策 |
研究計画通り順調に進展しており，当初の研究計画は着実に実施している．
ハイエントロピー合金という当初の研究計画になかった新しい研究対象についても研究を実施し成果が得られている．そのため，研究期間を1年延長し，2023年度に研究の実施と取りまとめを行う予定である．また，2023年度に開催される国際会議で招待講演を行う予定である．
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