| 研究課題/領域番号 |
25420697
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
竹屋 浩幸 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (80197342)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | フラーレン / 超伝導 / ナノウィスカー |
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| 研究概要 |
C60NW（フラーレンナノウィスカー）に K(カリウム)を添加することでTc=17 Kで超伝導になるK3C60NWを合成し、超伝導体積分率＞80％、50kOeまで100000A/cm2を超える高い臨界電流密度(Magnetic Jc)などよい特性を持つことを既に報告してきた。これは驚くべき特性で、これまでのC60結晶へのKの添加では超伝導体積分率～１％（同時間200℃１日の熱処理において）程度、臨界電流密度も1000A/cm2と２桁小さかった。２５年度に行った研究における最初の取り組みは、高Tc化である。これまで報告されているようにアルカリ添加C60では、格子定数が大きくなると、C60分子間移動積分が小さくなり、バンド幅の狭小、状態密度N(EF)の上昇を招き、高Tc化することが知られている。そこで、C60NWに対しても、RbやRb-Csなどの添加ドーピングを行い高Tc化を試みた。その結果、Rb、Cs2Rbの添加ドーピングにおいて、それぞれRb3C60NW、Cs2RbC60NWはTc=25Kを示した。この値は、C60結晶へのRb、Cs2Rbの添加ドーピングの値29K、33Kより低い。これは、Kのときと同様に、NW内部のランダムナノポアにより、超伝導転移が抑圧されていると考えられる。臨界電流密度は、5Kで5Tまで100000A/cm2を示したが、Kに比べて低い値を示した。これは、Kドーピングの体積分率80％以上に対して、それぞれ10％、5％と超伝導体積分率が低いことに起因すると考えている。今後、体積分率を上げる方法の開発が必要である。
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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
２５年度に行た研究における主たるの取り組みは、高Tc化であった。これまで報告されているようにアルカリ添加C60では、格子定数が大きくなると、C60分子間移動積分が小さくなり、バンド幅の狭小、状態密度N(EF)の上昇を招き、高Tc化することが知られている。そこで、C60NWに対しても、RbやRb-Csなどを添加ドーピングを行い高Tc化を試みた。その結果、Rb、Cs2Rbの添加ドーピングにおいて、それぞれRb3C60NW、Cs2RbC60NWはTc=25Kを示し、予想通りのTcの上昇を観測した。ただし、この値は、C60結晶へのRb、Cs2Rbの添加ドーピングの値29K、33Kより低い。これは、Kのときと同様に、NW内部のランダムナノポアにより、超伝導転移が抑圧されていると考えられ、想定の範囲内であった。上記の研究状況は、当初の計画に沿って進展しているので、おおむね順調と言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
Rb、Cs2Rbの添加ドーピングにおいて、それぞれRb3C60NW、Cs2RbC60NWはTc=25Kを示した。この値は、C60結晶へのRb、Cs2Rbの添加ドーピングの値29K、33Kより低い。これは、Kのときと同様に、NW内部のランダムナノポアにより、超伝導転移が抑圧されていると考えられる。臨界電流密度は、5Kで5Tまで100000A/cm2を示したが、Kに比べて低い値を示した。これは、Kドーピングの体積分率80％以上に対して、それぞれ10％、5％と超伝導体積分率が低いことに起因すると考えている。今後、体積分率を上げる方法の開発が必要である。また、アンモニアや有機溶媒を利用した、異なる作製法についても試みる。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
アンモニア用実験装置の作製中であるが、アンモニアコンテナの設計のために、各種O-ringの耐液体アンモニア等の基礎データをとってから、予算の無駄使いがないように最終のスペック・設計図をきめてから、発注にとりかかるため。
ニードルバルブ SS-1RS4 ４個（32745円） ボールバルブ SS-42GS4 ２個（18165円）耐圧SUSアンモニアコンテナー ３個（99360円）等
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