2018 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of the correlation between functionality and chemical pressure in BiCh2-based compounds
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16H04493
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
水口 佳一 首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (50609865)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 章 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10603201)
寺嶋 健成 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特別契約職員(講師) (20551518)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | BiCh2系層状化合物 / 化学圧力 / 局所構造 / 電子状態 / 超伝導 / 熱電材料 / 新物質 / 構造乱れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
BiCh2系層状化合物において，超伝導特性や熱電変換特性が結晶構造・電子状態とどのように相関するかを化学圧力効果をキーワードに研究した．結晶構造解析から，REサイト置換による化学圧力効果とChサイト置換による化学圧力効果は共通してBiCh伝導面内の局所構造乱れを抑制する効果があると結論付けた．それによりバルク超伝導が発現することと，熱電性能が向上することがわかった．特に，熱電特性に関しては光電子分光とＸ線吸収分光の結果から，電子状態の変化以上に化学圧力効果による局所構造変化が熱電特性向上に重要であることを解明できた．
化学圧力効果を理解したうえで，BiCh2系超伝導体における新奇物性の開拓を行った．その結果，LaO0.5F0.5BiSSe単結晶において特異な超伝導特性異方性を見出した．結晶構造からBiCh面は4回回転対称性を有するが，超伝導状態の磁気抵抗測定からは2回回転対称性が見出された．これは，近年注目を集めているネマティック超伝導状態と非常によく似ており，あらたなネマティック超伝導体の可能性を示唆した．
さらに，BiCh2系層状化合物においてより局所的な構造安定化を実現する手法を探索した結果，REOブロック層のREサイトを高エントロピー化する手法を開発し，混合エントロピーの上昇により局所構造乱れが抑制される効果を見出した．すなわち，高エントロピー合金型層状超伝導体を開発し，層状化合物設計に新たな指針を与えることができた．
新物質開発では，BiCh2系超伝導体として(La,Ce)OBiSSeや多層型ビスマスカルコゲナイドLa2O2Bi3AgS6を発見した．また，SbSe2伝導層を持つ新物質の開発と化学圧力効果による熱電特性向上も観測した．InS2伝導層を持つ一連の物質開発を推進し，Inサイトの特異な局所構造と化学圧力の相関を見出した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] (Ce,Pr)OBiS2 の構造と超伝導2018
Author(s)
三浦 章, 長尾 雅則, 綿打 敏司, 田中 功, 後藤 陽介, 水口 佳一, 森吉 千佳子, 黒岩 芳弘, Rosero-Navarro Nataly Carolina, 忠永 清治
Organizer
日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
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[Presentation] 層状酸硫化物LnOInS2 (Ln=La, Ce, Pr, Sm)の構造と物性2018
Author(s)
井藤 浩明, 三浦 章, 後藤 陽介, 水口 佳一, 森吉 千佳子, 黒岩 芳弘, Rosero-Navarro Nataly Carolina, 忠永 清治
Organizer
日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
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