| 研究課題/領域番号 |
17K05810
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中本 有紀 大阪大学, 基礎工学研究科, 技術専門職員 (90379313)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 超高圧力 / 超伝導 / 構造相転移 / アルカリ土類金属 / X線回折 |
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| 研究実績の概要 |
全元素の中で高い超伝導転移温度(Tc)を示すアルカリ土類金属について、Tcと結晶構造の関係を知ることでその発現機構を明らかにすることを目的とし、実験手法及び計算機環境の整備をおこない、ストロンチウムについての結晶構造とTcの関係を調べた。
１、ストロンチウムの多結晶化と圧力発生装置への封入の手法を確立。アルゴンガス置換されたグローブボックス内でストロンチウムの乳鉢上でストロンチウムをすり潰すことで多結晶化し、高圧発生装置であるダイヤモンドアンビルセル（DAC）の試料室に試料を充填し、SPring-8でX線回折測定をおこない、なめらかなデバイシェラーリングであることを確かめた。これにより質の良いX線回折パターンを得ることができる。
２、温度-圧力相図の作成。室温で報告のある高圧下での構造相転移 fcc相 → bcc相(3.5 GPa) → Sr-III相(24 GPa) → Sr-I相(35 GPa) → Sr-V相(46 GPa)の存在を確認した。SPring-8にて、冷凍機を用いた低温・高圧下での放射光を利用したX線回折測定から、それぞれ異なる温度で一定に保ち圧力を加えることで、実験パスにより発現する結晶相の違いを見出した。80GPa付近までの圧力、10Kまでの低温領域における相図を概ね作成することができた。
３、結晶構造解析、密度汎関数法(DFT)計算のための計算サーバーの導入。実験と並行して計算サーバーの導入、立ち上げ作業をおこない計算機環境を整えることができた。
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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
設定した項目に基づいて研究を推進し、ほぼ計画通りに進展しているといえるため。
当初の目的である100GPaの圧力領域までの測定はできていないものの、高いTcを示す60GPaを越えた圧力領域の相図は概ね決定できている。
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| 今後の研究の推進方策 |
・温度と圧力の両方をパラメーターとしてX線回折測定をおこない、前年度に確認した室温における高圧相 fcc相 → bcc相(3.5 GPa) → Sr-III相(24 GPa) → Sr-I相(35 GPa) → Sr-V相(46 GPa) および 新しい高圧相について、低温領域での相境界をさらに実験パスを変えて詳細にしらべる。
・作成した相図を基に各結晶相でのストロンチウムの超伝導転移温度の圧力依存性を調べる。
・100GPa以上の超高圧・低温下での電気抵抗測定をおこなうことで、超伝導についての温度-圧力相図をさらに拡大し、超伝導相の存在領域を明らかにする。
・得られたX線回折パターンから超伝導相の精密結晶構造解析をおこない、さらにDFT計算によるモデルの安定性をチェックする。
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