水素化合物における光学フォノンを媒介とする新高温超伝導物質の創製

氢化合物中光声子介导的新型高温超导材料的制备

基本信息

批准号：
21654044
负责人：
小池洋二
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

金属水素が高温超伝導を示す可能性が40年前に提唱されて以来,水素化物超伝導体が注目され続けてきた.しかし,水素の取り扱いの危険性,安全性を考慮した特殊な装置の必要性からか新超伝導物質の探索研究は進展していない.そこで,本研究では,水素ガスボンベも特殊な反応容器も用いることなく水素化合物を合成する安全で簡便な手法を開発した.水素発生源として還元剤CaH_2とCuOの混合粉末を用いる.CaH_2は約300℃でCuOから酸素を奪いCaOとなる.その際に発生する水素ガスを利用する.この混合粉末をペレット状に成型し,水素化したい合金を一緒にガラス管または石英管に真空封入する.これを電気炉で加熱する.混合粉末の量,ガラス管(石英管)の容積で水素圧を制御できる.まず,合金の代わりにTiで水素化を試みた.その結果,600℃の加熱でTiH_2を合成することに成功した.次に,新しいペロブスカイト型水素化合物AlNiH_3,Bi_2PdH_4の合成を目指した.まず,AlNi,Bi_2Pdを作製した.原料Al,Ni,Bi,Pd粉末をそれぞれ化学量論組成になるように秤量,混合し,ペレット状に成型し,石英管に真空封入した.AlNiにおいては1100℃で60時間反応させて得た.また,Bi_2Pdにおいては600℃で原料を溶解し,12時間保持した.その後,450℃まで徐冷して2時間保持した後,水の中に急冷して得た.次に,これらの合金を先に述べた新しい合成法を用いて、水素化を試みた.AlNiに対しては、水素源もAlNiも300℃で,Bi_2Pdに対しては,水素源は300℃で,Bi_2Pdは室温に保って水素化を試みた.粉末X線回折の結果は,どちらも母物質と変化はなかった.水素化しなかった,もしくは水素化したがX線回折測定の際に大気中へ水素が脱離したものと考えられる.

自从40年前提出金属氢表现出高温超导性的可能性以来，氢化物超导体不断引起人们的关注。然而，考虑到处理氢的危险性和安全性，可能出于必要性、探索性，需要特殊的设备。新型超导材料研究因此，在本研究中，我们开发了一种安全、简单的合成氢化合物的方法，无需使用氢气瓶或特殊反应容器。我们使用还原剂CaH_2和CuO.Ca的混合粉末作为氢气发生源。 H_2在300℃左右从CuO中除去氧，变成CaO。此时产生的氢气被利用。将这种混合粉末模制成颗粒，并将要氢化的合金一起放在真空下的玻璃管或石英管中。附上它。电动在炉中加热。氢气压力可以通过混合粉末的量和玻璃管（石英管）的体积来控制。首先，尝试使用Ti代替合金进行氢化。结果，通过在600℃下加热合成了TiH_2接下来，新的佩罗布。目的是合成钛矿型氢化合物AlNiH_3和Bi_2PdH_4，首先制备AlNi和Bi_2Pd原料Al、Ni、Bi和Pd粉末并混合至化学计量组成，然后造粒。将材料成型为点状并真空密封在石英管中。对于AlNi，通过在1100℃反应60小时获得。对于Bi_2Pd，将原材料在600℃熔化并保持12小时。然后，加热至450℃，缓慢冷却至2时。保温一段时间后，将合金在水中快速冷却。接下来，尝试使用上述新的合成方法对这些合金进行氢化。对于AlNi，既不是氢源，也不是AlNi 在300℃下，对于Bi_2Pd，氢源300℃时我们尝试在室温下对Bi_2Pd进行氢化。粉末X射线衍射的结果表明，母材没有发生变化，认为氢被解吸到其中。