化学的物質設計とダイナミクス測定による高機能層状酸化物超伝導材料の開発

通过化学物质设计和动力学测量开发高性能层状氧化物超导材料

• 批准号: 10J09997
• 负责人: 石井 悠衣
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09997/
• 关键词: カゴメ格子; 平坦バンド; カゴメ金属; 金属間化合物; 希土類123銅酸化物超伝導体; 新規超伝導体

本研究ではこれまで新機能性層状化合物の開拓を目的として研究を進めてきた。本年度は、前年度に引き続きカゴメ金属における新奇物性探索を行った。カゴメ格子上の電子系では分散のない平坦なバンド構造が現れることが知られている。この平坦バンドに由来したエキゾチック物性の発現を狙い、平坦バンドをフェルミエネルギー(E_F)付近に持つ物質の探索を行った。Crがカゴメ格子を形成するYCr_6Ge_6について、単結晶育成と物性評価を行ったところ、磁化率がCurie-Weiss的に温度変化し、電子比熱係数はバンド計算値より2倍増強されていることがわかった。加えてWilson比が2であり、電気抵抗率にT^2依存性が見られることから、本系が強相関電子系であることが示唆された。また興味深いことに、層状化合物には珍しく、面間よりも面内の電気抵抗率が大きいという事実を明らかにした。バンド構造計算によると、この物質ではP点からM,K点までの一部にかけて、Crの3dz^2軌道からなる平坦バンドをE_F直下に有していることが分かり、面内での高い電気抵抗率やγの増大は、この平坦バンドの存在に由来していると考えられる。本研究は、これまで理論中心だった平坦バンド研究に対する初めての物質科学的アプローチであり、今後の平坦バンド研究の足がかりとなるものと考えている。さらに本年度は、前年度の研究を発展させる形でカゴメ金属における新たな物性開拓を開始した。特に、カゴメ格子が持つ空隙に注目し、遷移金属からなるカゴメ格子を有する層状カゴメ酸化物絶縁体について、異種金属元素をドープすることにより超伝導などの新規物性発現を試みた。現在、得られた試料の構造解析や詳細な物性評価を行っている。

迄今为止，这项研究的目的是开发新的功能层状化合物。今年，继去年之后，我们在戈薇金属中寻找新的物理特性。已知在戈薇晶格上的电子系统中出现无色散的平能带结构。为了开发源自该平带的奇异物理特性，我们寻找具有接近费米能 (E_F) 的平带的材料。在生长单晶并评估YCr_6Ge_6（其中Cr形成kagome晶格）的物理性质时，我们发现磁化率以居里-魏斯方式随温度变化，并且电子比热系数与能带计算相比增加了一倍值。此外，威尔逊比为2，电阻率表现出T^2依赖性，表明该系统是一个强关联电子系统。有趣的是，我们还发现面内电阻率高于面间电阻率，这对于层状化合物来说是不常见的。根据能带结构计算，发现该材料在E_F正下方，从P点到M点和K点有一个由Cr的3dz^2轨道组成的平坦能带，表明具有较高的面内电势。电阻率和γ的增加是由于该平带的存在。这项研究是平带研究的第一个材料科学方法，传统上以理论为中心，我们相信它将成为未来平带研究的立足点。此外，今年，我们在前一年研究的基础上开始开发戈薇金属的新物理特性。特别是，我们关注了kagome晶格中的空隙，并尝试通过将层状kagome氧化物绝缘体与由不同金属元素的过渡金属制成的kagome晶格掺杂来开发新的物理特性，例如超导性。我们目前正在对获得的样品进行结构分析和详细的物理性能评估。

项目成果

β型パイロクロア酸化物AO_<s2>O_6(A=K, Rb, Cs)超伝導体の磁気相図

β型烧绿石氧化物AO_<s2>O_6（A=K、Rb、Cs）超导体磁相图

• 发表时间: 2010
• 作者: Yoichi Kobayashi;Ruriko Ohshima;小林洋一;Yoichi Kobayashi;Gabriel Sagarzazu;Yoichi Kobayashi;Yoichi Kobayashi;森西裕太;小林洋一;松本祐亮;森西裕太;小林洋一;Yoichi Kobayashi;関東詩織;小林洋一;横倉良行;Naoto Tamai;横倉良行;小林洋一;横倉良行;Yoichi Kobayashi;大高広和;大高広和;Yui Ishii;Yui Ishii;Yui Ishii;石井 悠衣;石井 悠衣;Yui Ishii;石井悠衣;Yui Ishii;石井悠衣
• 通讯作者: 石井悠衣

YCr_6Ge_<6-x>Ga_xの合成と物性

YCr_6Ge_<6-x>Ga_x的合成及物理性质

• 发表时间: 2012
• 作者: Yoichi Kobayashi;Ruriko Ohshima;小林洋一;Yoichi Kobayashi;Gabriel Sagarzazu;Yoichi Kobayashi;Yoichi Kobayashi;森西裕太;小林洋一;松本祐亮;森西裕太;小林洋一;Yoichi Kobayashi;関東詩織;小林洋一;横倉良行;Naoto Tamai;横倉良行;小林洋一;横倉良行;Yoichi Kobayashi;大高広和;大高広和;Yui Ishii;Yui Ishii;Yui Ishii;石井 悠衣;石井 悠衣;Yui Ishii;石井悠衣
• 通讯作者: 石井悠衣

Anisotropic vortex pinning in the β-pyrochlore oxide superconductor KOs_2O_6

β-烧绿石氧化物超导体KOs_2O_6中的各向异性涡旋钉扎

• DOI: 10.1016/j.physc.2011.05.059
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physica C
• 影响因子: 1.7
• 作者: Yoichi Kobayashi;Ruriko Ohshima;小林洋一;Yoichi Kobayashi;Gabriel Sagarzazu;Yoichi Kobayashi;Yoichi Kobayashi;森西裕太;小林洋一;松本祐亮;森西裕太;小林洋一;Yoichi Kobayashi;関東詩織;小林洋一;横倉良行;Naoto Tamai;横倉良行;小林洋一;横倉良行;Yoichi Kobayashi;大高広和;大高広和;Yui Ishii;Yui Ishii
• 通讯作者: Yui Ishii