| 研究課題/領域番号 |
19K04481
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
伊豫 彰 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (50356523)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 新超伝導体 / コンビナトリアルケミストリー / アンチペロブスカイト構造 |
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| 研究実績の概要 |
日本における少子化に伴う研究開発人材の減少により、相対的に日本の物質開発力の低下が危惧されている。このため、革新的・高性能な物質・材料をより効率的・効果的に発見・開発する方法が求められている。本研究は、マテリアルズ・インフォマティクス(MI)と対極をなすが、相補的なコンセプトであるコンビナトリアルケミストリー(CC)を用いて効率的に新超伝導物質を発見すること、およびCCによる新超伝導物質発見プロセスを確立することを目標としている。
具体的には、次の(1)~(3) の作業を繰り返す。(1)任意に選んだ約4～6種類の元素を含む試料について、短時間熱処理などにより試料内部に多種の化合物を同時に生成させる。(2)高感度なSQUID磁束計を用いてバルク試料中の新超伝導成分の有無を判断する。(3)超伝導成分を僅か(0.01%程度でも)に含む試料から、新超伝導物質を同定する。この方法により、新超伝導物質が実際に発見可能であることを示すべく上記プロセスを繰り返し実行した。
その結果、Mg-Rh-Pの元素の組合せに、超伝導転移温度Tc~ 4 Kの未知の新超伝導物質が存在することを突き止めた。三種類の元素の組成比を変えながら試料合成と試料に含まれる物質の同定を繰り返し行った結果、Mg2Rh3Pという反転対称性の無い結晶構造(Al2Mo3C型)を有する新超伝導物質を突き止めた。面白いことに、化学量論組成の試料では超伝導を示さず、Mgサイトを約５％欠損させることにより超伝導が発現した。
このMg2Rh3Pは、データベースに存在するAl2Mo3C型物質群からは、予想しがたい元素の組合せであった。思いがけない物質発見が期待できるコンビナトリアル探索の本領が発揮されたと言える。今後は、この物質を起点に次の類縁超伝導物質探索を行う予定である。
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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
コンビナトリアルケミストリー(CC)を用いた新超伝導体探索を実施し、Mg2-xRh3P超伝導体を発見した。これは、本研究課題の目的である、CCを用いて効率的に新超伝導物質を発見することが可能であることを示す実例となった。しかも、発見したMg2-xRh3Pは、データベースに存在するAl2Mo3C型物質群からは、予想しがたい元素の組合せであった。つまり、マテリアルインフォマティクス(MI)では、発見困難な物質であったと考えられる。CC法による物質探索が、マテリアルインフォマティクスによる物質開発とは相補的で、有効な物質開発手法になり得ることを示す一歩となった。以上の様に、今後の展開期待できる結果が得られたことから、研究は順調に進んでいると評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今回発見したMg2Rh3Pは、データベースに存在するAl2Mo3C型物質群からは、予想しがたい元素の組合せであった。思いがけない物質発見が期待できるコンビナトリアル探索の本領が発揮されたと言える。今後は、このMg2Rh3Pを起点とした類縁超伝導物質探索および、コンビナトリアル法による新規超伝導物質探索を並行して実施する。CCによる新超伝導物質発見プロセスを確立することを目指して、研究成果例を積み重ねていく。
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