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2013 Fiscal Year Annual Research Report

微細結晶粒を持つバルクナノメタルの特異な超伝導物性とその機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaBulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials
Project/Area Number 25102702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionKyushu Sangyo University

Principal Investigator

西嵜 照和  九州産業大学, 工学部, 准教授 (90261510)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords超伝導材料 / 低温物性 / 物性実験 / 金属物性 / ナノ構造
Research Abstract

近年注目されている巨大ひずみ加工法では,バルク状の金属材料においても結晶粒径をナノレベルに微細化することが可能になる.本研究では,バルクナノメタルの特異な超伝導物性とその機構を解明することを目的とし,巨視的物性(磁化,電気抵抗率)をはじめとして磁気光学法や走査プローブ顕微鏡などの局所プローブによるマルチスケール物性測定を行う.このことにより,微細結晶粒や体積分率が増大した結晶粒界によって発現する新奇超伝導物性を開拓しその発現機構を解明する.
平成25年度に行った主な研究成果を以下に示す:
高圧ねじり加工によって作製された金属元素超伝導体V(純度99.9%) の磁化特性をSQUID磁束計により測定し,臨界温度Tcを決定した.HPT加工は6GPaのもと室温で回転数 (N = 0, 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 5, 10, 20) で行った.SQUIDによる磁化測定の結果,VではN = 1/8, 1/4, 1/2の場合にHPT加工前よりも臨界温度が上昇するが,上昇の割合はTc/ Tc ~ 0.6%と小さな値を示した.また,N > 1では加工前の臨界温度より低くなった.一方,NbではVとは異なる傾向を示し,加工後の臨界温度は加工前よりも常に高く増加率も大きかった(Tc/Tc ~1.3%).これらの結果は,同じ条件でHPT加工を行った場合でも金属元素の種類によってその振る舞いが異なることを示している.一般的に,超伝導体では格子欠陥などの乱れが導入されると臨界温度は低下する傾向にある.しかし,“クリーンな”ナノスケール超伝導体では電子の閉じ込め効果により粒内の状態密度が増加し臨界温度が上昇すると考えられている.実際のバルクナノメタルにおける超伝導臨界温度はこれらの効果の競合によって支配されていると考えられる.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

バルクナノメタルの超伝導物性をVについて詳細に調べた結果,Nbの場合とは異なる結果が得られ,物質による超伝導特性の“個性”が存在することが明らかになった.また,実用上重要な合金系のバルクナノメタルの研究も進展している.これらの理由から,研究全体としては「(2)おおむね順調に進展している」とした.

Strategy for Future Research Activity

当初の計画どおり順調に進展しているため,基本的な研究計画に変更はないが,バルクナノメタル超伝導材料としてNbTiなどの合金系超伝導体に関する研究を重点的に行う.また,走査プローブ顕微鏡を用いた局所的な測定も行い,これまでに行ってきた巨視的な物性測定の結果と併せて議論を行う.

  • Research Products

    (8 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Superconducting Properties in Bulknanostructured Niobium Prepared by High-Pressure Tortion2013

    • Author(s)
      T. Nishizaki, S. Lee, Z. Horita, T. Sasaki, and N. Kobayashi
    • Journal Title

      Physica C

      Volume: 493 Pages: 132-135

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatial Variation of Tunneling Spectra in (111)-Oriented Films of Boron-Doped Diamond Probed by STM/STS2013

    • Author(s)
      T. Nishizaki, Y. Takano, M. Nagao, H. Kawarada, T. Sasaki, and N. Kobayashi
    • Journal Title

      Int. J. Mod. Phys. B

      Volume: 27 Pages: 1362014 1-7

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Superconductivity in Bulk Ultrafine-Grained Metals Prepared by High-Pressure Torsion2014

    • Author(s)
      T. Nishizaki, S. Lee, K. Edalati, Z. Horita, T. Akune, N. Sakamoto, S. Iguchi, and T. Sasaki
    • Organizer
      TMS 143rd Annual Meeting and Exhibition (TMS2014) [Symposium: Ultrafine Grained Materials VIII]
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center, San Diego, California, USA
    • Year and Date
      20140216-20140220
    • Invited
  • [Presentation] バルクナノメタルの超伝導特性 -NbとVの比較-2014

    • Author(s)
      西嵜照和,李 昇原,堀田善治,阿久根忠博,坂本進洋,野島勉,井口敏,佐々木孝彦,小林典男
    • Organizer
      東北大学金属材料研究所 共同利用研究会「超伝導ナノ構造の転移温度上昇と磁束構造」
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
    • Year and Date
      20140207-20140208
    • Invited
  • [Presentation] 微細結晶粒を持つニオブとバナジウムの超伝導特性2013

    • Author(s)
      西嵜照和,李 昇原,堀田善治,阿久根忠博,坂本進洋,野島勉,井口敏,佐々木孝彦,小林典男
    • Organizer
      第21回渦糸物理国内会議
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
    • Year and Date
      20131212-20131214
  • [Presentation] Superconducting Properties in Bulk Nanostructured Metals Prepared by High-Pressure Torsion2013

    • Author(s)
      T. Nishizaki, S. Lee, K. Edalati, Z. Horita, T. Akune, N. Sakamoto, T. Sasaki, and N. Kobayashi
    • Organizer
      International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2013) [Prof. T.G. Langdon Honorary Symposium]
    • Place of Presentation
      Rio Hotel, Las Vegas, USA
    • Year and Date
      20131202-20131206
    • Invited
  • [Presentation] バルクナノNbの超伝導特性2013

    • Author(s)
      新澤 直樹,西嵜照和,阿久根忠博,坂本進洋,李昇原,堀田善治,佐々木 孝彦,小林典男
    • Organizer
      平成25年度応用物理学会九州支部学術講演会 ―九州支部設立60周年記念大会―
    • Place of Presentation
      長崎大学
    • Year and Date
      20131130-20131201
  • [Remarks] 九州産業大学 教員紹介 (西嵜照和)

    • URL

      http://ras.kyusan-u.ac.jp/professor/0000749/profile.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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