固体中の化学結合の生成と切断を利用した格子コラプス型アクチュエータの創製

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24654106
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 野原 実 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (70272531)
• キーワード: アクチュエータ / 超伝導

研究概要

鉄系超伝導の基本物質 CaFe2As2 における格子コラプス転移、すなわち結晶の c 軸方向へのヒ素の化学結合形成に伴う結晶体積の急激な収縮を利用したアクチュエータの創製に取り組んだ。格子コラプス転移の生じる温度を調整し、室温付近でアクチュエータ動作を可能にするために、CaFe2As2に様々な化学種のドープを行った。その結果、(1) Fe の一部を Rh で置換する, (2) Ca の一部を La で, Fe の一部を Ru で置換する、という手段により格子コラプス転移温度が 300 K まで上昇することが明らかになった。さらにX線回折実験から、格子コラプス転移において c 軸長が不連続に変化し、アクチュエータ動作が確認された。
また、Ru と Rh 以外の化学種のドーピングの効果を調べる過程で、副産物として３つの新しい超伝導物質を発見した。第一が La と P をコドープした CaFe2As2 で、超伝導転移温度は 45 K となった。この成果は鉄系 122型の超伝導転移温度の最高値を5年ぶりに更新するものである。第２は Ca10(Ir4As8)(Fe2As2)5 であり 16 K で超伝導を示した。第三は La をドープした CaFeAs2 で、112型と呼ばれる新しい鉄系超伝導の基本物質となった。超伝導転移温度は 43 K であった。

研究成果

• [雑誌論文] Enhanced Superconductivity up to 43 K by P/Sb Doping of Ca1－xLaxFeAs2 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kudo, T. Mizukami, Y. Kitahama, D. Mitsuoka, K. Iba, K. Fujimura, N. Nishimoto, Y. Hiraoka, M. Nohara
  • 雑誌名: Journal of Physical the Society of Japan 巻: 83 ページ: 025001-1-2
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.025001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity in Ca1-xLaxFeAs2: A Novel 112-Type Iron Pnictide with Arsenic Zigzag Bonds (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Katayama, K. Kudo, S. Onari, T. Mizukami, K. Sugawara, Y. Sugiyama, Y. Kitahama, K. Iba, K. Fujimura, N. Nishimoto, M. Nohara, and H. Sawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 ページ: 123702-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.123702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity in Ca10(Ir4As8)(Fe2As2)5 with Square-Planar Coordination of Iridium (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kudo, D. Mitsuoka, M. Takasuga, Y. Sugiyama, K. Sugawara, N. Katayama, H. Sawa, H. S. Kubo, K. Takamori, M. Ichioka, T. Fujii, T. Mizokawa, and M. Nohara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 3101-1-5
  • DOI: 10.1038/srep03101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collapsed Tetragonal Phase Transition of Ca(Fe1-xRhx)2As2 Studied by Photoemission Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tsubota, T. Wakita, H. Nagao, C. Hiramatsu, T. Ishiga, M. Sunagawa, K. Ono, H. Kumigashira, M. Danura, K. Kudo, M. Nohara, Y. Muraoka, T. Yokoya
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 ページ: 073705-1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.073705
  • 査読あり
• [学会発表] Superconductivity in Doped CaFeAs2 (112) and CaFe2As2 (122) (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nohara
  • 学会等名: 2014 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20140421-20140425
  • 招待講演
• [学会発表] Superconductivity at 45 K in CaFeAs2 and CaFe2As2 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nohara
  • 学会等名: Quantum Materials Symposium 2014
  • 発表場所: Muju Deogyusan Resort, Korea
  • 年月日: 20140222-20140226
  • 招待講演
• [学会発表] Superconductivity in CaFeAs2 (112) and CaFe2As2 (122) with RE doping (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nohara
  • 学会等名: International Workshop on Interface Science for Novel Physical Properties and Electronics
  • 発表場所: Okayama University, Okayama, Japan
  • 年月日: 20131209-20131211
• [学会発表] Novel Superconductors with Polyatomic Zintle Anions (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nohara
  • 学会等名: International Workshop on Novel Superconductors and Super Materials 2013 (NS2)
  • 発表場所: The Grand Hall, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20131121-22
• [学会発表] Exploration of novel superconductors using arsenic chemistry (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nohara
  • 学会等名: ICTP LEMSUPER Conference on Mechanisms and Developments in Light-Elements Based and Other Novel Superconductors
  • 発表場所: Trieste, Italy
  • 年月日: 20130924-20130926
  • 招待講演
• [学会発表] Superconductivity at 45 K by lanthanum and phosphorus co-doping of CaFe2As2 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nohara
  • 学会等名: The 16th US-Japan Workshop on Advanced Superconductors
  • 発表場所: University of Dayton Research Institute, OH, USA
  • 年月日: 20130710-20130712
  • 招待講演