水熱反応による新しい超伝導ビスマス酸化物の探索と特性評価

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26420678
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 熊田 伸弘 山梨大学, 総合研究部, 教授 (90161702)
• 研究分担者: 三浦 章 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10603201) ; 武井 貴弘 山梨大学, 総合研究部, 教授 (50324182)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 水熱反応 / 超伝導体 / ビスマス酸化物 / 結晶構造解析

研究実績の概要

水熱反応を用いて新しいビスマス酸化物超伝導体の探索を行い、平成28年度は以下の研究成果をえることができた。
1) 水熱反応の出発物質に用いるNaBiO3nH2Oを脱水することによって合成されるイルメナイト型NaBiO3を650℃、6GPaの高圧処理を行うことによって高圧相転移を生じることを見出した。この化合物はBaSr2Y6O12に類似した結晶構造を有することがわかった。また、イルメナイト型NaBiO3では可視光照射による光触媒活性を有するが、高圧相では光触媒活性を示さなかった。これらの結果についてはInor. Chem.誌に掲載された。
2) 出発物質にNaBiO3nH2O、CuOおよびLiOHを用いた系ではLiCuSbO4に類似した構造を有するLiCuBiO4を合成することができた。この化合物の結晶構造は放射光X線回折データを用いて精密化を行った。この化合物は超伝導性を示さなかったが、6K付近で反磁性転移を示した。これらの結果についてはJ. Solid State Chem.誌に掲載された。
3) 出発物質にMgBi2O6、Ba(OH)2およびKOHを用いた系では単純ペロブスカイト型構造を有する(Ba0.62K0.38)(Bi0.92Mg0.08)O3を合成することができ、この化合物は超伝導転移温度が30Kであった。この化合物の結晶構造は放射光X線回折データを用いて精密化を行った。これらの結果についてはInor. Chem.誌に掲載された。
4) 出発物質にNaBiO3nH2OとCa(OH)2あるいはSr(OH)2を用いた系では5価のビスマスを含むパイロクロア型化合物を合成することができた。この化合物の結晶構造は放射光X線回折データを用いて精密化を行った。超伝導性は示さなかったが、カルシウム系では可視光照射による光触媒活性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrothermal Synthesis and Crystal Structure of A New Lithium Copper Bismuth Oxide, LiCuBiO4 (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Kumada, Ayumi Nakamura, Akira Miura, Takahiro Takei, Masaki Azuma, Hajime Yamamoto, Eisuke Magome, Chikako Moriyoshi, Yoshihiro Kuroiwa
  • 雑誌名: J. Solid State Chem. 巻: 245 ページ: 33-36
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2016.10.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrothermal Synthesis, Structure and Superconductivity of a simple-cubic perovskite (Ba0.62K0.38)(Bi0.92Mg0.08)O3 with Tc ~30 K (2017)
  • 著者名/発表者名: Mirza H. K. Rubel, Takahiro Takei, Nobuhiro Kumada, M. Mozahar Ali, Akira Miura, Kiyoharu Tadanaga, Kengo Oka, Masaki Azuma, Eisuke Magome, Chikako Moriyoshi and Yoshihiro Kuroiwa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 56 ページ: 3174-3181
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b01853
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Pressure Polymorph of NaBiO3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Octavianti Naa, Nobuhiro Kumada, Akira Miura, Takahiro Takei, Masaki Azuma, Yoshihi-ro Kusano, and Kengo Oka
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 55 ページ: 5547-5549
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b00947
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Hydrothermal Synthesis of New Bismuthates with Bi5+ (2017)
  • 著者名/発表者名: Md Saiduzzaman・Takahiro Takei・Sayaka Yanagida・Nobuhiro Kumada
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2017年年会
  • 発表場所: 日本大学（東京都千代田区）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-19
• [学会発表] 水熱反応によるCo,Ni,Cuを含むビスマス酸化物の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本 耀・熊田 弘伸・武井 貴弘・柳田 さやか
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2017年年会
  • 発表場所: 日本大学（東京都千代田区）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-19
• [学会発表] Preparation and characterization of pyrochlore-type AgMO3 (M=Nb,Ta) (2017)
  • 著者名/発表者名: Isuru Withanage, Nobuhiro Kumada, Sayakaya Yanagida, and Takahiro Takei
  • 学会等名: 第55回基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市
  • 年月日: 2017-01-12 – 2017-01-13
• [学会発表] 無機イオン交換体の合成および結晶化学に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 熊田伸弘
  • 学会等名: 第32回イオン交換研究発表会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] 水熱反応によるBi2O2層を含む層状化合物の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本耀，柳田さやか，武井貴弘，熊田伸弘
  • 学会等名: 第32回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 富士休暇村（山梨県鳴沢村）
  • 年月日: 2016-09-20 – 2016-09-21
• [学会発表] Preparation and Crystal Structure Analysis of Pyrochlore-type Oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: Withanage Isuru・Takehiro Takei・Sayaka Yanagida・Nobuhiro Kumada
  • 学会等名: 第32回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 富士休暇村（山梨県鳴沢村）
  • 年月日: 2016-09-20 – 2016-09-21
• [備考] 熊田研究室
  • URL: http://www.inorg.yamanashi.ac.jp/kumada-lab/sample-page