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2005 年度 実績報告書

ナノ多面体クラスタSi20およびGe20系超伝導体

研究課題

研究課題/領域番号 17038001
研究機関東北大学

研究代表者

谷垣 勝己  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60305612)

研究分担者 熊代 良太郎  東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00396417)
キーワードクラスレート / フォノン / 超伝導 / ラットリング / 結晶構造
研究概要

IV_<100>系クラスレートは、開いたケージをもっており、内部原子の異常な熱振動の影響が、より顕著に物性に現れると考えられている。これまでにゲルマニウムクラスレートに関しては種々の研究が行われており、特に2元系のBa_<24>Ge_<100>では200K付近に相転移が見られることから詳細な研究が行われ、T_c=0.24Kの超伝導体であることが報告されていた。最近になってBa_<24>Ge_<100>と同構造のシリコンクラスレートであるBa_<24>Si_<100>が合成されたが、超伝導は報告されなかった。本研究では、これらのクラスレートの電子構造ならびに電子状態を詳細に研究する事により、結晶学的に同構造のシリコンとゲルマニウムから構成される物質の電子状態を比較する事を目的として研究を進めた。その結果、従来は超伝導が発現しないと考えられていたBa_<24>Si_<100>でT_c=1.4Kにおいて、超伝導の発現を抵抗測定により確認する事に成功した。同構造のシリコンクラスレートとゲルマニウムクラスレートとで超伝導状態が確認されたのは、これらの物質が初めてである。これらの物質の圧力下における、抵抗の温度変化についても評価を行った。その結果、Ba_<24>Ge_<100>では圧力の印加に伴い、超伝導転移温度T_cが劇的に大きくなり、常圧時の数十倍にもなるのに対して、Ba_<24>Si_<100>では逆にT_cが減少する方向に向かい、その変化は、Ba_<24>Ge_<100>と比べてかなり小さなものであった。さらに両物質のMEM解析を100Kにおいて行なった結果から、Ba原子の電子分布がBa_<24>Ge_<100>で、Ba_<24>Si_<100>に比べて極端に異方性が大きく特異であることを確認した。これにより、両物質のラットリングモードの違いを直接観察することができ、このことが等構造である両物質の物性に大きな違いをもたらしている可能性を指摘した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005

すべて 雑誌論文 (5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Preparation and electronic states of Na_<16>Ba_8Si_<136> clathrate2005

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, Hans Kuzmany
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Letters 409

      ページ: 48-51

  • [雑誌論文] Soft x-ray spectroscopy of Ba_<24>Ge_<100> :Electronic phase transition and Ba-atom rattling2005

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Rachi, Masaki Keisuke Kobayashi, Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys. 123

      ページ: 18359225

  • [雑誌論文] Superconductivity and physical properties of Ba_<24>Si_<100> determined from electric transport, specific-heat capacity, and magnetic susceptibility measurements2005

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Rachi, Harukazu Yoshino, Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 72

      ページ: 144504

  • [雑誌論文] Superconducting phase made from C_<60> doped with La2005

    • 著者名/発表者名
      Misaho Akada, Toshinari Hirai, Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 72

      ページ: 132505

  • [雑誌論文] IV族クラスタの科学2005

    • 著者名/発表者名
      谷垣勝己
    • 雑誌名

      現代科学 412

      ページ: 52-57

  • [図書] 物理学大辞典:C_<60>伝導体・超伝導の物理(分筆)2005

    • 著者名/発表者名
      谷垣勝己
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      朝倉書店

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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