超伝導体の回転運動に伴う電気力学効果の観測によるマクロ量子系の新しい物性探求

通过观察与超导体旋转运动相关的电动力效应，探索宏观量子系统的新物理性质

• 批准号: 18654065
• 负责人: 萩原 亮
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18654065/
• 关键词: 単極誘導; Faraday回転子; 並進相対運動; 銅酸化物超伝導体; Pr置換系超伝導体; Pr124; Pr123; 混合焼結体; 回転相対運動; 電気力学; 誘導起電力; 誘導電流; Pr系超伝導体; 格子散乱; Pr-Ba-Cu-O系超伝導体

本研究は、Faradayの発見した単極誘導(MI)効果が、固体中のキャリアが結晶格子から受ける散乱を反映したもので物性研究手段にもなる現象であることに着眼し、今日においてもしばしば論争の原因となる回転座標系への変換の問題から逃れた、よりシンプルで明確な実験のアレンジを考案し、それを超伝導体の物性測定に適用することまでを試みたものである。金属円筒回転子の両端に、同極対向型にNd系永久磁石を配する装置アレンジを採用し、回転子と、その外部の還路配線系の両者のそれぞれを独立に回転運動させる実験を行うことで、導体回転子と還路配線系の(並進的)相対速度に比例した誘導電流が明確に観測された。また、回転方向の反転を行うことで、相対速度に対する電圧の反転対称性も厳密に確められた。さらに、付随的な成果として、このアレンジを用いた場合には、発電機構としての内部抵抗が、従来型のFaraday回転子に比べ数割程度低減することが分かった。これにより、低電圧・大電流発電機としての応用技術にも結びつく可能性が生じた。一方、同様の装置系で超伝導MI(電流)をとらえようと試みたが、超伝導転移点の上下で有意な信号の差は検出されず、クーパー対の散乱効果の有無は判定できなかった。これについては、今後の継続課題とする予定である。上と並行して、今後、MI効果と関連した実験を予定するY系およびPr系酸化物伝導体の基礎物性を調べた。着目されるのは、これまで超伝導を示さないとされているPr124とPr123の両者を混合焼結し還元処理した試料が、超伝導の兆候を示した事実である。このことは、Pr124中のCuO複鎖がPr123領域からの電界移動の影響を受け、超伝導になる可能性を示唆している。なお、次頁以降に記載した、現時点で報告・出版されている成果は、この酸化物伝導体の物性に関するものであることを付記しておく。

这项研究的重点是，法拉第发现的单极诱导的（MI）效应是一种反映晶体晶格固体中载体散射的现象，也可以用作物理研究的手段。它设计了一个更简单，更清晰的实验布置，该实验将转换为旋转坐标系的问题，这通常是当今争议的原因，甚至将其应用于超导体物理特性的测量。通过在金属圆柱转子两端的极性相反类型中使用基于ND的永久磁铁的排列，该实验是独立旋转转子和外部返回线接线系统的实验，与（翻译）相对速度的诱导电流与导体转子和返回线接线系统成比例。此外，通过颠倒旋转方向，也严格确认了相对于相对速度的电压反向对称性。此外，作为另一个结果，发现当使用这种布置时，与传统的法拉第转子相比，发电机理的内部电阻会降低。这导致了它也可能与低压和高电流发电机的应用相关联。另一方面，我们尝试使用类似的设备系统捕获超导MI（电流），但是在超导转换点上方和下方未检测到显着的信号差，并且无法确定库珀对的散射效果是否存在。计划将来是一个持续的问题。与上述同行，将来研究了Y-基于Y和PR的氧化物导体的基本特性，该特性将受到与MI效应相关的实验。值得注意的是，通过混合和减少PR124和PR123获得的样品（以前据说没有超导性）显示出超导性的迹象。这表明PR124中的CUO多链可能会受到来自PR123区域的现场转移并成为超导的影响。应当指出的是，当前报告和发布的结果与该氧化物导体的物理特性有关。

项目成果

Superconductivity of Reduction-Treated Ceramic Material of Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ> Mixed with the Related Structure Phases

相关结构相混合的Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ>还原处理陶瓷材料的超导性

• 发表时间: 2007
• 作者: M. Hagiwara;S. Tanaka;T. Shima;K. Gtoh;S. Kanda;T. Saito;K. Koyama
• 通讯作者: K. Koyama

Structure and Superconductivity of Pr-Ba-Cu-O Crystals Prepared by Ambient Pressure Synthesis Using Citrate Pyrolysis Method

柠檬酸盐热解法常压合成Pr-Ba-Cu-O晶体的结构与超导性能

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Nishio;T. Isshiki;T. Shima;M. Hagiwara
• 通讯作者: M. Hagiwara

YBa_2Cu_4O_8超伝導セラミクスとその希釈混合焼結体のグレイン間秩序化過程

YBa_2Cu_4O_8超导陶瓷及其稀混合烧结体的晶间有序化过程

• 发表时间: 2009
• 作者: 北田亮平;萩原亮;島龍夫;橋本雄一郎;出口博之
• 通讯作者: 出口博之

Transport Properties of a Josephson-Coupled Network in a Superconductive Ceramic of YBa_2Cu_4O_8

YBa_2Cu_4O_8超导陶瓷中约瑟夫森耦合网络的传输特性

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series (doi : 10. 1088/1742-6596/150/5/052043) 150(電子出版)
• 作者: H. Deguchi;D. Nawa;Y. Hashimoto;M. Mito;S. Takagi;M. Hagiwara;K. Koyama
• 通讯作者: K. Koyama

Superconductivity and structural characteristics of ceramic Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ> prepared by ambient pressure synthesis using citrate pyrolysis method

柠檬酸热解法常压合成陶瓷Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ>的超导及结构特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Physica C 463-465
• 作者: M. Hagiwara;T. Shima;S. Tanaka;K. Nishio;T. Isshiki;T. Saito;K. Koyama
• 通讯作者: K. Koyama