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有機無機ハイブリッド超伝導デバイスの創成とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K20901
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分13:物性物理学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

下澤 雅明  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40736162)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード有機無機ハイブリッドデバイス / 有機物質 / 無機物質 / 超伝導デバイス
研究開始時の研究の概要

高温超伝導体の研究は、基礎・応用を問わず盛んに行われてきた。しかし、「高温超伝導体の発現機構の解明」や「高温超伝導体を用いた超伝導デバイスの創成と応用・実用化」は足踏み状態であり、この状況から抜け出すためには、従来とは一線を画す斬新な手法を開発し、研究を推し進める必要がある。
本研究では、無機物質(高温超伝導体)と有機絶縁体を組み合わせた次世代型トンネル接合を創成すると共に、このトンネル接合を用いることで高温超伝導の発現機構の解明、および量子コンピュータなどに適用可能な量子ビット素子の開発に新たな展開を導くことを目的とした。

研究成果の概要

鉄系高温超伝導体FeSeを用いた超伝導デバイスを作製し、その超伝導ギャップ構造の観測に取り組んだ。しかしながら、作製したトンネル接合には、わずかにリーク電流が存在しており、理想通りの超伝導ギャップ構造を観測することはできなかった。その原因として、絶縁層の厚みに不均一性が存在している可能性、絶縁層のギャップザイズが足りていないことなどが考えられるが、現状明確な理由が分かっていない。今後も引き続き作製条件を詰めて、理想的な超伝導ギャップを観測できるように取り組んでいく予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、有機無機複合型トンネル接合を利用して、高温超伝導の発現機構の解明、および量子コンピュータなどに適用可能な量子ビット素子の開発に取り組もうという最初の試みである。実際の研究は、未完成な状態で終わってしまったが、超伝導ギャップ構造の兆候を観測することには成功しており、引き続き研究を続けて行くことで、有機無機複合型トンネル接合の実現が可能であると考えている。有機無機ハイブリッド超伝導デバイスの実現の証には、物性物理学・応用物理学の爆発的な発展をもたらすことが期待される。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Magnetic Torque due to Anisotropic Diamagnetism in Neutral BEDT-TTF Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Uji Shinya、Terashima Taichi、Sugiura Shiori、Iguchi Satoshi、Sasaki Takahiko、Hashimoto Kenichiro、Shimozawa Masaaki、Yoneyama Naoki、Kato Reizo
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 11 ページ: 113708-113708

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.113708

    • NAID

      210000159428

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Hall Effects of Spins and Phonons in Kagome Antiferromagnet Cd-Kapellasite2020

    • 著者名/発表者名
      Akazawa Masatoshi、Shimozawa Masaaki、Kittaka Shunichiro、Sakakibara Toshiro、Okuma Ryutaro、Hiroi Zenji、Lee Hyun-Yong、Kawashima Naoki、Han Jung Hoon、Yamashita Minoru
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 10 号: 4 ページ: 041059-041059

    • DOI

      10.1103/physrevx.10.041059

    • 関連する報告書
      2020 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] Ultralow temperature NMR of CeCoIn52020

    • 著者名/発表者名
      Yamashita M.、Tashiro M.、Saiki K.、Yamada S.、Akazawa M.、Shimozawa M.、Taniguchi T.、Takeda H.、Takigawa M.、Shishido H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 16 ページ: 165154-165154

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.165154

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 半金属ビスマスにおける電気抵抗率の歪み応答2022

    • 著者名/発表者名
      橘風夢, 細井優, 下澤雅明, 木下雄斗, 徳永将史, 伏屋雄紀, 井澤公一
    • 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] 半金属ビスマスにおける弾性抵抗率の磁場応答2022

    • 著者名/発表者名
      細井優, 橘風夢, 下澤雅明, 木下雄斗, 徳永将史, 伏屋雄紀, 井澤公一
    • 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] 多重相超伝導物質CeRh2As2におけるゼーベック係数の特異な磁場依存性2022

    • 著者名/発表者名
      松本碧, 今西優人, 小林祐也, 細井優, 下澤雅明, 仲村愛, 青木大, 井澤公一
    • 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] 強トロイダル金属UNi4Bにおける電流誘起Hall効果2021

    • 著者名/発表者名
      多田勝哉, 室谷拓海, 宮本大輝, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多忠憲, 青木大
    • 学会等名
      電流駆動現象が拓く新しい物質科学
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 強トロイダル金属UNi4Bの異常電気輸送特性2021

    • 著者名/発表者名
      下澤雅明, 多田勝哉, 室谷拓海, 宮本大輝, 細井優, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多忠憲, 青木大
    • 学会等名
      電流駆動現象が拓く新しい物質科学
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 非クラマース系 PrRh2Cd20 における電気輸送特性と温度磁場相図の異方性2021

    • 著者名/発表者名
      野村尚矢, 小林寅弘, 足立涼, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 広瀬雄介, 土塔寛, 河野琢馬, 摂待力生
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 強トロイダル金属UNi4B における非相反伝導2021

    • 著者名/発表者名
      多田勝哉, 室谷拓海, 宮本大輝, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 走査型磁気顕微鏡を用いたUNi4Bのトロイダルドメイン構造の観察2021

    • 著者名/発表者名
      宮本大輝, 室谷拓海, 多田勝哉, 下澤雅明, 細井優, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉,本多史憲, 青木大, 小山大介, 河端美樹, 河合淳
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 強トロイダル秩序候補金属UNi4Bにおける電流誘起Hall効果に対する磁場応答2021

    • 著者名/発表者名
      多田勝哉, 室谷拓海, 宮本大輝, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 強トロイダル秩序候補金属UNi4Bにおける電流誘起Hall効果の周波数特性2021

    • 著者名/発表者名
      室谷拓海, 多田勝哉, 宮本大輝, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気輸送係数からみる非クラマース系PrTr2Cd20(Tr=Pt,Rh)の温度磁場相図2020

    • 著者名/発表者名
      足立涼, 佐賀範彰, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 町田洋, 広瀬雄介, 土塔寛, 河野琢馬, 摂待力生
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 輸送測定による重い電子系超伝導体UTe2の電子状態の研究2020

    • 著者名/発表者名
      中川翔太, 今西優人, 細井優, 多田勝哉, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱伝導率の磁場角度依存性から探る新奇ウラン系超伝導体UTe2の超伝導ギャップ構造の研究2020

    • 著者名/発表者名
      今西優人, 中川翔太, 細井優, 多田勝哉, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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