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

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。

为了实现本研究旨在实现的“在室温下运行的超导装置”，1。室温超导体和2.同时，我们一直致力于实现超导材料在高压下的器件中的使用。为了回答“超导转变温度能提高到多高？”的学术问题，实现“高压下使用”的想法，我们正在努力稳定地维持高压并利用高温超导。这是研究。基于清水代表性的实验技术，石川同事进行了理论物性预测，川口首次实现了超高压下的晶体结构分析，并与同事高野合作，进行了超高压晶体结构分析。第二个的发展。通过理论计算，提出了几种温度接近或高于室温的氢化物。其中，我们开展了高温超导氢化物的合成实验，重点研究了三元素氢化物。在已知的高温超导体氢化物（例如La氢化物）中添加轻元素以形成3元素体系的掺杂方法，以及使用Lu等稀土氢化物和Ca等二价金属的3元素体系。此外，着眼于器件开发，我们同时寻找在较低压力下具有相似超导转变温度的材料，但尚未达到理论预测的超导转变温度。这期间，海外一个团体报告发现了超过室温的超导氢化物，我们进行了验证实验。包括我们在内，没有人补考成功。为了利用第一性原理计算来寻找三元氢化物超导体，我们将整合有关构成元素、压力、稳定成分、稳定结构和超导性的数据，并创建一个可用于统计分析和机器学习的数据库。在我们开发了一种掺硼金刚石电极，并使用带有内置加热器的金刚石砧寻找新的超导体。

项目成果

Electrical Transport Measurements on Layered La(O,F)BiS2 under Extremely High Pressure

• DOI: 10.3390/condmat7010025
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Condensed Matter
• 影响因子: 1.7
• 作者: R. Matsumoto;Sayaka Yamamoto;Y. Nemoto;Y. Nishimiya;Y. Takano

Experimental Observation of Pressure-Induced Superconductivity in Layered Transition-Metal Chalcogenides (Zr,Hf)GeTe4 Explored by a Data-Driven Approach

• DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c00272
• 发表时间: 2020-06
• 期刊: arXiv: Superconductivity
• 作者: R. Matsumoto;Z. Hou;S. Adachi;Sayaka Yamamoto;Hiromi Tanaka;H. Takeya;T. Irifune;K. Terakura;Y. Takano

Deformation behavior of high-entropy oxide (Mg,Co,Ni,Cu,Zn)O under extreme compression

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2022.114879
• 发表时间: 2022
• 期刊: Scripta Materialia
• 影响因子: 6
• 作者: B. Yue;Wenhao Dai;Xiaoliang Zhang;Hengzhong Zhang;W. Zhong;Baochang Liu;S. Kawaguchi;F. Hong

A cotunnite-type new high-pressure phase of Fe2S

Fe2S的铜铜矿型新型高压相

• DOI: 10.2138/am-2022-7959
• 发表时间: 2022
• 期刊: American Mineralogist
• 影响因子: 3.1
• 作者: Oka Kenta;Tateno Shigehiko;Kuwayama Yasuhiro;Hirose Kei;Nakajima Yoichi;Umemoto Koihiro;Tsujino Noriyoshi;Kawaguchi Saori I.
• 通讯作者: Kawaguchi Saori I.

硫化水素を母物質とした高温超伝導体の探索

寻找以硫化氢为主体材料的高温超导体

• 发表时间: 2023
• 作者: 榮永茉利;中本有紀;清水克哉;中野智志;折茂慎一;木須一彰;河口沙織;平尾直久;大石泰生
• 通讯作者: 大石泰生