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2014 年度 実績報告書

ペロブスカイト型水素化合物の革新的合成と基礎物性の開拓:新物性・新機能の創出へ

研究課題

研究課題/領域番号 24540356
研究機関東北大学

研究代表者

加藤 雅恒  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50211850)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード超伝導材料 / 水素 / ペロブスカイト構造 / 白金触媒
研究実績の概要

前年度は、YBa2Cu3O7への水素導入が超伝導転移温度を上昇させるという予測であったが,逆に超伝導は抑制されることを示した.この超伝導抑制の原因を明らかにすることは,水素に起因する高温超伝導発現を実現するためには重要である.そこで,酸素量,すなわちホールキャリア濃度を減らした絶縁体YBa2Cu3O6への水素導入を同様に行った.しかし,超伝導体YBa2Cu3O7とは異なり絶縁体YBa2Cu3O6には水素は全く導入されなかった. そこで,YBa2Cu3O6粉末に白金粉末を混ぜて水素化を行ったところ,水素導入に成功した.白金の触媒効果が水素の導入を可能にしたと考えられる.しかし,超伝導転移は確認されなかった.結晶粒内での水素の拡散が遅く,試料表面で水素原子が留まり,結晶が分解しているためかもしれない.この物質へ均一に水素を導入するには,水素圧を下げ、ゆっくりと水素を導入する必要があるという有用な知見を得た.
3年の研究期間を通して,1)ペロブスカイト型水素化合物では,水素の価数がマイナス1価と絶対値が小さいために金属イオンの価数が大きくならない.すなわちイオン化エネルギーが小さく,そのバンドのエネルギー準位は浅いため,水素の1s軌道のエネルギーバンドとの重なりが小さく共有結合性が弱い.これが電子格子相互作用を弱めていると考え,水素の一部をマイナス2価の酸素に換えたペロブスカイト型酸水素化合物に着目することが望ましいことがわかった.また, 2)白金を添加すると触媒効果により室温でも水素導入が可能になるという画期的な成果を得ることができた.このように、水素化による,高温超伝導をはじめとする新機能・新物性の創出に向けた戦略指針を得るための基礎的な情報を収集することができた.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2014

すべて 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] 水素化したNdBa2Cu3O7Hxの超伝導2014

    • 著者名/発表者名
      柳生穂高、佐藤真之介、住野義樹、加藤雅恒、野地尚、小池洋二
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] 銅酸化物高温超伝導体のソフト化学合成2014

    • 著者名/発表者名
      加藤雅恒
    • 学会等名
      第10回固体イオ二クスセミナー
    • 発表場所
      プラザホテル山麓荘(秋田県仙北市)
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-02
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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