Synthesis and Development of Room-Temperature Superconducting Device

常温超导器件的合成与开发

• 批准号: 20H05644
• 负责人: 清水 克哉
• 金额: $ 125.8万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05644/
• 关键词: 超伝導; 高圧力合成; 水素化物; 微細デバイス; 高温超伝導; 超伝導デバイス; 超高圧; 高圧合成; 超伝導; 高圧力合成; 水素化物; 微細デバイス; 高温超伝導; 超伝導デバイス; 超高圧; 高圧合成

本研究が目指す「室温動作超伝導デバイス」の実現にむけ、１．室温超伝導体と２．高圧力のまま超伝導材料をデバイスに利用の達成を同時に進めてきた。「超伝導転移温度はどこまで上げることができるのか」という学術的な問いと、「高圧のままで使う」という発想の実現のため、高圧力を安定に保持して高温超伝導を利用するための研究である。代表者清水の実験技術を基盤軸に、分担者の石河による理論物性予測、河口による超高圧下結晶構造解析を通じて１の実現、分担者の高野と協力して２の開発研究を進めた。理論計算によって室温に迫るまたは室温以上の水素化物がいくつか提案されている。これらのうち、3元素系水素化物を中心に高温超伝導水素化物の合成実験に取り組んだ。既知の高温超伝導体水素化物（La水素化物など）への軽元素を加えて3元素系とするドーピングの手法と、Luなどの希土類とCaなどの2価金属との水素化物による3元素系などである。また、デバイス化を見据え、より低い圧力で同程度の超伝導転移温度をもつ物質探索も同時に行ったが、理論予測通りの超伝導転移温度は達成されていない。期間中に海外のグループから室温を超える超伝導水素化物の発見の報告があり、その検証実験を行った。我々を含め追試に成功した例はなかった。第一原理計算を用いた3元系水素化物超伝導体の探索のため、構成元素、圧力、安定組成、安定構造、超伝導性に関するデータ統合をすすめ、統計解析や機械学習に利用できるようデータベース化に取り組んだ。ホウ素ドープダイヤモンド電極を発展させ、ヒーター内蔵型ダイヤモンドアンビルを用いた新超伝導探索を実施した。

为了实现这项研究旨在实现的“室温运行超导设备”，1。室温超导体和2。我们同时一直在努力实现在设备中使用超导材料的使用，同时仍处于高压状态。这是对“超导过渡温度可以升高多少？”的学术问题的研究。 “在高压下使用它”的想法是实现“在高压下使用它”，并使用高温超导性的想法，同时稳定地保持高压。基于代表性Shimizu的实验技术，我们通过Sharer Ishikawa对理论物理特性的预测进行了2的开发研究，并使用WARE对超高压力下的晶体结构进行了分析，并与Sharer the Sharer Takano合作。通过理论计算，已经提出了几种氢化物，它们接近或高于室温。其中，我们研究了高温超导氢化物（主要是三元素氢化物）合成的实验。有一些兴奋剂技术，例如在已知的高温超导体氢化物（例如La Hydrides）中添加光元素，以形成三元素的系统，以及使用稀有地球的氢化物（如LU和二价金属）（例如Ca）的氢化物。此外，在朝着设备形成的眼前，我们还同时搜索具有相似超导过渡温度在较低压力下的材料，但是正如预期的那样，未达到超导过渡温度。在此期间，海外小组报告发现在室温上发现了超导氢化物，并进行了测试。没有成功的重演，包括我们。为了使用第一原理计算搜索三元氢化物超导体，我们促进了基于组成元素，压力，稳定组成，稳定结构和超导性的数据集成，并致力于创建数据库，以便它可以用于统计分析和机器学习。使用带有内置加热器的钻石砧进行了新的超导搜索，并开发了硼掺杂的钻石电极。