高圧合成及およびソフト化学による新超伝導体の探索

通过高压合成和软化学寻找新型超导体

• 批准号: 06216228
• 负责人: 吉川 信一
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06216228/
• 关键词: ソフト化学プロセス; 高圧合成; 無限層; Ruddlesden-Popper系列; 金属酸化物; 金属硫化物; 金属窒化物

1.優れた超伝導特性が確認されている無限層超伝導体およびその層間に岩塩型層が挟まれたLa_2Ca_<n-1>Cu_nO_<2n+2>を、各金属の酢酸塩水溶液に酒石酸を添加して乾燥させた原料を高温で焼成するソフト化学的な手法で合成することを試みた。この結果、無限層構造をもつ化合物(Ca_<1-x>Sr_x)CuO_2は0.10<x<0.16の組成域で単相として得られた。さらにそのCa^<2+>の一部分はY^<3+>で置換され、室温における比抵抗値は10^<-3>Ωcmと6桁減少した。しかしNa^+には置換できず、NaCuO_2型構造をもつCa_<0.85>CuO_2が得られた。La_2Ca_<n-1>Cu_nO_<2n+2>の合成については、上記の手法では、固相反応に比べてかなり均質に反応が進行しn=2に相当するLa_2Cu_2O_6が得られた。n=3,4の混合層化合物によるのではないかと思われる長周期のX線回折がごく弱く観られることがあった。しかしこれらn>3の化合物を単離する事はできなかった。2.超伝導体BaPbO_3に対して平面配位をとりやすいCu^<2+>を導入して新しい化合物を得る試みにおいて、Ruddlesden-Popper系列に属するBa_4Pb_3O_<10>を単相化し、その単結晶を得ることができた。その化学組成はBa_<4-x>Pb_<3-x>Cu_xO_<10->δ(x=0.4)であり、大気中において容易にそのBaO岩塩層にH_2Oをインタカレーションした。3.LaNiO_3をH_2/N_2気流などの還元雰囲気中で処理することによって、酸素6配位のNi^<3+>と平面4配位のNi^+からなる欠陥プロブスカイト構造をもつLa_2Ni_2O_5を得ることができた。またLnNiO_3(Ln=Pr,Nd)の場合にはNi^+O層2層ごとにNi^<3+>O_6層が現れるLn_3Ni_3O_7が得られた。4.高圧合成法を用いることによって、ミスフィット積層構造をもつLaMS_3(M=Ti,V,Cr)が3GPa以上の高圧、1000℃付近の温度条件下で、NH_4CdCl_3をもつ新化合物に相転移する事がわかった。また最近超伝導体の存在が報告されているLn-Ni-B-N系においても高圧相の存在することを見いだした。

1. 将已被证实具有优异超导性能的无限层超导体和层间夹有岩盐型层的 La_2Ca_<n-1>Cu_nO_<2n+2> 添加到水溶液中我们尝试通过添加和干燥原料并在高温下烧制，使用软化学方法合成该材料。其结果，得到0.10＜x＜0.16的组成范围内的单相的无限层状结构的化合物(Ca_1-x>Sr_x)CuO_2。此外，部分Ca ^ 2+ 被Y ^ 3+ 取代，室温下的电阻率值降低了6个数量级，达到10 ^ -3 Ωcm。但Na^+无法被取代，得到了NaCuO_2型结构的Ca_<0.85>CuO_2。对于La_2Ca_<n-1>Cu_nO_<2n+2>的合成，反应比使用上述方法的固相反应进行得更加均匀，并且获得了对应于n=2的La_2Cu_2O_6。有时观察到非常弱的长周期X射线衍射，这被认为是由于n=3,4的混合层化合物所致。然而，不可能分离这些n>3化合物。 2.为了通过引入易于与超导体BaPbO_3形成平面配位的Cu^<2+>来获得新的化合物，我们将属于Ruddlesden-Popper系列的Ba_4Pb_3O_<10>制成单相并创造了它的单晶。其化学组成为Ba_<4-x>Pb_<3-x>Cu_xO_<10->δ(x=0.4),H_2O在大气中很容易嵌入到BaO石盐层中。 3.通过在H_2/N_2气流等还原气氛中处理LaNiO_3，我们得到了具有缺陷的钛矿结构的La_2Ni_2O_5，该结构由具有六个氧配位的Ni^<3+>和具有四个平面配位的Ni^+组成。这样做。在LnNiO_3(Ln＝Pr，Nd)的情况下，得到Ln_3Ni_3O_7，其中每两个Ni^+O层出现一个Ni^3+O_6层。 4.采用高压合成方法，错配堆叠结构的LaMS_3（M=Ti、V、Cr）在3GPa以上的高压和1000℃左右的温度下与NH_4CdCl_3相转变为新化合物。发现发生了什么事。我们还发现Ln-Ni-B-N体系中存在高压相，最近有报道称该体系存在超导体。

项目成果

S.Kikkawa: "Formation of Infinite layered(Ca_<1-x>Sr_x)CuO_2 and NaCuO_2-type(Ca_<1-y>Na_y)_<0.85>CuO_2 in Tartarate Route" J.Amer.Ceramic Soc.(印刷中).

S.Kikkawa：“酒石酸盐路线中无限层状(Ca_<1-x>Sr_x)CuO_2和NaCuO_2型(Ca_<1-y>Na_y)_<0.85>CuO_2的形成”J.Amer.Ceramic Soc.(打印期间）。

鄂 剛: "無限層超伝導体Sr_<1-x>La_xCuo_2の低温構造" 粉体および粉末冶金. 41. 1459-1463 (1994)

艾刚：“无限层超导体Sr_<1-x>La_xCuo_2的低温结构”，粉末与粉末冶金，41。1459-1463（1994）。

S.Kikkawa: "Important Factors for Electron-Doping in T'-Type 214 Compounds" J.Solid State Chem.112. 22-26 (1994)

S.Kikkawa：“T 型 214 化合物中电子掺杂的重要因素”J.Solid State Chem.112。

H.Shaked: "Structural effects of hydrostatic pressure in Sr_<1-x>M_xCuO_2(M=La,Ca) and Sr_4Cu_6O_<10>" Physical Review B. 50. 12752-12759 (1994)

H.Shaked：“Sr_<1-x>M_xCuO_2(M=La,Ca) 和 Sr_4Cu_6O_<10> 中静水压力的结构效应”物理评论 B. 50. 12752-12759 (1994)

入沢 明典: "ペロブスカイト類似型Ba-Pb-Cu-O系新化合物の合成と性質" 粉体および粉末冶金. 41. 433-435 (1994)

Akinori Irisawa：“新型钙钛矿类 Ba-Pb-Cu-O 化合物的合成和性能”粉末和粉末冶金。 41. 433-435 (1994)