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Development of new high Tc superconductors through electron injection of hybrid pi-electron nanocarbon architectures

研究課題

研究課題/領域番号 22K18693
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
研究機関大阪公立大学

研究代表者

プラシデス コスマス  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 客員研究員 (90719006)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードSuperconductivity / Molecular nanocarbons / Co-crystals / Charge injection / 2-dimensional
研究開始時の研究の概要

The project targets the synthesis of new crystalline materials with two-dimensional-layered hybrid architectures comprising C60 and polyaromatic hydrocarbon building blocks. These strongly-correlated Mott insulating phases will be further chemically (via alkali metal intercalation) and physically (via pressure application) manipulated to turn them into metals and superconductors.

研究実績の概要

The project has developed new hybrid crystalline materials with two-dimensional-layered architectures comprising C60 and polyaromatic hydrocarbon (PAH) building blocks. The purpose of this work is to chemically manipulate such unique materials in order to drive insulator-to-metal transitions and unveil new magnetic and superconducting phases. To date, the work is being successfully pursued for the triphenylene PAH. Following successful synthesis of the 1:1 co-adduct of triphenylene with C60, we pursued state-of-the-art structural characterization with synchrotron XRD down to cryogenic temperatures revealing a series of structural phase transitions. The resulting hybrid solids have been successfully intercalated with alkali metals leading to a series of new phases which have been structurally characterized. Electronic characterization is now under active investigation.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

The purpose of the project isto assemble unsaturated hydrocarbons of varying size, shape and electronic state together with C60 to generate new molecular electronic materials. This is being successfully carried out to an advanced stage. In particular, the resulting low-dimensional strongly correlated architectures are being manipulated chemically to investigate the possibility of switching on superconductivity and magnetism.

今後の研究の推進方策

The research plan for the future years consists of three integrated components.
(A) Chemical synthesis. We will create hybrid co-crystals of PAHs of varying size and shape and C60 and initiate attempts to intercalate them with alkali metals to produce electron-doped systems.
(B) Structural analysis. We will carry out precise structural determination at low temperature and/or high pressure with synchrotron X-ray and neutron diffraction.
(C) Electronic properties. Detailed characterization of the electronic and magnetic properties will be pursued.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] NCSR Demokritos/Univ of Thessaloniki(ギリシャ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Univ Fribourg(スイス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ruder Boskovic Institute(クロアチア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Technology(キプロス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] HPSTAR Beijing(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] NCSR Demokritos(ギリシャ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] On the Structural and Vibrational Properties of Solid Endohedral Metallofullerene Li@C602024

    • 著者名/発表者名
      Vrankic Martina、Nakagawa Takeshi、Menelaou Melita、Takabayashi Yasuhiro、Yoshikane Naoya、Matsui Keisuke、Kokubo Ken、Kato Kenichi、Kawaguchi-Imada Saori、Kadobayashi Hirokazu、Arvanitidis John、Kubota Yoshiki、Prassides Kosmas
    • 雑誌名

      Inorganics

      巻: 12 号: 4 ページ: 99-99

    • DOI

      10.3390/inorganics12040099

    • 関連する報告書
      2023 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] Isosymmetric Lattice Collapse in Mixed-Valence Rare-Earth Fullerides at High Pressure─Coupling of Lattice and Electronic Degrees of Freedom2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshikane Naoya、Matsui Keisuke、Nakagawa Takeshi、Yamaoka Hitoshi、Hiraoka Nozomu、Ishii Hirofumi、Arvanitidis John、Prassides Kosmas
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 127 号: 21 ページ: 10375-10383

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.3c01626

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mixed orbital states and modulated crystal structures in La1-xCaxMnO3 deduced from synchrotron X-ray diffraction2023

    • 著者名/発表者名
      Pissas Michael、Stamopoulos Dimosthenis、Prassides Kosmas
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 6 号: 1 ページ: 188-188

    • DOI

      10.1038/s42005-023-01304-y

    • 関連する報告書
      2023 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] Electron injection into superconducting trivalent fullerides close to the Mott transition boundary2023

    • 著者名/発表者名
      Matsui Keisuke、Yoshikane Naoya、Terzidou Anastasia G.V.、Arvanitidis John、Kawaguchi Shogo、Kubota Yoshiki、Prassides Kosmas
    • 雑誌名

      Modern Physics Letters B

      巻: N/A 号: 21

    • DOI

      10.1142/s0217984923420010

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Instability of the Pa-3 fulleride Cs3C60 at ambient pressure and superconducting state of the fcc phase2023

    • 著者名/発表者名
      Yue Changming、Nomura Yusuke、Prassides Kosmas、Werner Philipp
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 108 号: 22

    • DOI

      10.1103/physrevb.108.l220508

    • 関連する報告書
      2023 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] Evolution of the magnetic structure in overdoped antiferromagnetic La1-xCaxMnO3 (0.51 < x < 0.69) manganites: A neutron diffraction study2023

    • 著者名/発表者名
      Pissas M.、Stamopoulos D.、Arulraj A.、Prassides K.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 107 号: 3 ページ: 35110-35110

    • DOI

      10.1103/physrevb.107.035110

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Electron injection into superconducting fullerides close to the Mott transition boundary2024

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Matsui, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Spontaneous magnetoelastic effects in Prussian blue analogue molecular magnets2023

    • 著者名/発表者名
      Kosmas Prassides
    • 学会等名
      2023 Joint CTMNM/NAGC Conference, Spetses, Greece
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Coupling of structural and electronic behaviors in mixed-valence RE2.75C602023

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yoshikane, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      2023 Joint CTMNM/NAGC Conference, Spetses, Greece
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Coupling of lattice and electronic degrees of freedom in mixed-valence rare-earth fullerides2023

    • 著者名/発表者名
      Kosmas Prassides
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Materials, Superstripes 2023, Ischia, Italy
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural changes induced by alkali metal substitution in Prussian Blue analogues2023

    • 著者名/発表者名
      Marina Nishiura, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      2023 Summer School of Young Coordination Chemists, Kyushu, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of electron injection into superconducting trivalent fullerides close to the Mott transition boundary2023

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Matsui, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      9th TKU-ECUST-KISTymposium on Advanced Materials and Applications, Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Search for superconducting fullerides by alkaline-earth doping2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Suzuki, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      9th TKU-ECUST-KISTymposium on Advanced Materials and Applications, Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Alkali-intercalation chemistry of hybrid molecular solids derived from C60 and polyaromatic hydrocarbons2023

    • 著者名/発表者名
      Akane Matsumoto, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      9th TKU-ECUST-KISTymposium on Advanced Materials and Applications, Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Pentavalent Fulleride Systems: Synthesis, Structural Studies and Electronic Properties2023

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Matsui, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      International Symposium of the Graduate School of Engineering, Osaka Metropolitan University: World-Leading Engineering Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Pressure Induced Self-doping in Mixed-valent Molecular Solids, RE2.75C602023

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yoshikane, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      International Symposium of the Graduate School of Engineering, Osaka Metropolitan University: World-Leading Engineering Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Something old, something new, something blue2023

    • 著者名/発表者名
      Kosmas Prassides
    • 学会等名
      Phase Transition and Dynamical Properties of Spin Transition Materials (PDSTM 2023), Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Superconductivity and quantum magnetism in π-electron systems: a personal ongoing voyage into the unexpected2022

    • 著者名/発表者名
      Kosmas Prassides
    • 学会等名
      Seminar, Department of Chemistry, University of Crete
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Searching for the Hebel-Slichter coherence peak across the superconductivity dome of fullerides2022

    • 著者名/発表者名
      Kosmas Prassides
    • 学会等名
      Superstripes 2022 International Conference, Frascati, Rome,Italy
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and structural study of pentavalent fullerides2022

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Matsui, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      2022 Summer School of the Young Coordination Chemists’ Association of Japan, held at Tokyo Institute of Technology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Exploration of the Calcium-C60 Binary Phase Field2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Suzuki, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      2022 Summer School of the Young Coordination Chemists’ Association of Japan, held at Tokyo Institute of Technology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Mixed valency in (Sm1-xCax)2.75C602022

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yoshikane, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC8), online
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural control of Prussian blue analogues by alkali metal substitution2022

    • 著者名/発表者名
      Marina Nishiura, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC8), online
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ab initio structural investigation of C60/PAH co-adducts - new structures from powder diffraction data2022

    • 著者名/発表者名
      Akane Matsumoto, Kosmas Prassides
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC8), online
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      http://mtr1.osakafu-u.ac.jp/prassides-lab/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] Electronic Functional Materials Laboratory

    • URL

      http://mtr1.osakafu-u.ac.jp/prassides-lab/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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