研究課題
本研究では、高温・高圧環境を発生し、さらにその場で試料の物性測定を行える材料合成プラットフォームの開発を目指している。初年度には、高圧発生のためのダイヤモンドアンビル上に、導電性のホウ素ドープダイヤモンドから成る加熱用電極、温度測定用電極、および物性測定用電極を微細加工することに成功した。さらに、ダイヤモンドアンビル自体が割れてしまわない限り、洗浄して繰り返し使用できることも示された。最終年度である本年度は、初年度に開発したプラットフォームの高度化を行った。具体的には、最高で3GPa程度であった発生可能圧力を50GPa程度に、700℃程度であった発生可能温度を1000℃程度まで向上させた。このアップグレードされたプラットフォームを用いて、第一原理計算からその存在および超伝導特性が予測されていたSn3S4という新規化合物を実際に高温高圧下で合成し、予測通りの超伝導を示すことを明らかにした。さらに当該プラットフォーム中に水素ガスを封入し、水素化物超伝導体を合成するための基礎的な検討を行った。水素化物のホスト元素としてパラジウムをホウ素ドープダイヤモンド上に成膜し、高圧ガス充填装置をもちいて高密度に水素を封入した。電気抵抗測定の結果、低温で超伝導に伴うゼロ抵抗が観測され、水素化パラジウムが合成されていることが明らかとなった。以上の結果から、高温超伝導水素化物を探索するための革新的なプラットフォームの構築に成功したといえる。
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