超高圧合成法によるパラジウム含有新規水素化物の探索とその超伝導の発現

超高压合成法寻找新型含钯氢化物及其超导性

基本信息

批准号：
10J05130
负责人：
川上真世
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tohoku University
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 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05130/
关键词：
パラジウム水素化物リチウム高圧合成

项目摘要

超伝導材料探索における金属水素化物の研究目的は、金属に水素を吸蔵させることによって、金属の価電子帯の構造、あるいはフォノン状態密度を変化させてTcを向上させることと、水素を高密度に吸蔵させて、高Tcが期待される金属水素と同様の状態を出現させてTcを実現することにある。パラジウム系水素化物においてPdH_<0.8>およびNaPd_3H_2において超伝導転移が報告されており、Pd系新規水素化物における超伝導が期待されている。超高圧法によりPd-X系新規水素化物(X=Li,Na,K,Mg,Ba,Y,La)が探索され、Pd-K系を除くPd-X系において12もの新規化合物が合成された。Pd-50 mol%LiHにおいて、水素源を用いて5GPa、873K、8hの条件で作製された試料からXRDにより二相が観察され、試料をRietveld解析した結果、一つの新規水素化物は正方晶系(I4_1/and(No.141),Proto type LiFeO_2-type)の結晶構造とし、LiサイトにLi、FeサイトにはPdを置換した。OサイトにはHを置換し、水素含有量を考慮して占有率0.59とした。また、もう一つの新規水素化物については立方晶系(Fm--3m(No.225),Proto type NaCl-type)の結晶構造とし、NaサイトにPdおよびLiを出発組成の占有率それぞれ0.5となるように置換し、ClサイトにはHを置換し水素含有量を考慮して占有率0.59とした。精密化を行った結果、新規水素化物は正方晶系の結晶構造を有する相(LiPdH_<1.18>=40.07 mass%, 格子定数 a=0.39297(1)nm, c=0.86358(3)nm,R因子R_B=3.450%,R_F=1.573%)および立方晶系の結晶構造を有する相((Pd_<0.5>Li_<0.5>)H_<0.59>=59.93 mass%,格子定数 a=0.400841(9)nm, R因子、R_B=2.776%, R_f=1.583%)と見積もられた。収束の程度を表すR因子はそれぞれR_<wp>=9.305%,R_p=6.687%, R_e=3.001%, S=3.0677であった。この試料において磁気測定が行われ、4Kにおいて超伝導転移を示し、LiPdH_<1.18>が超伝導転移を示したと考えられる。

在寻找超导材料中对金属氢化物进行研究的目的是通过将氢吸收到金属中来改变金属的价带结构或声子态密度来提高Tc，并达到增加氢密度的目标。通过吸留氢并形成类似于金属氢的状态来提高 Tc，预计其具有高 Tc。钯基氢化物如PdH_<0.8>和NaPd_3H_2已报道了超导转变，并且预期新型钯基氢化物具有超导性。利用超高压方法寻找新的Pd-X氢化物（X=Li、Na、K、Mg、Ba、Y、La），并在Pd-X体系中合成了12种新化合物，不含Pd-K系统。在 Pd-50 mol%LiH 中，使用氢源在 5GPa、873K 和 8h 条件下制备的样品通过 XRD 观察到两相，并且作为样品的 Rietveld 分析结果，发现一种新的氢化物具有四方晶系(I4_1/和(No.141)，原型LiFeO_2型)晶体结构，Li取代了Li位点，Pd取代了Fe位点。 O位点被H取代，考虑到氢含量，占有率设定为0.59。此外，另一种新的氢化物具有立方晶系（Fm--3m（No.225），原型NaCl型）晶体结构，Pd和Li在Na位的占有率分别为0.5和0.5，从将Cl位点替换为H，考虑到氢含量，将占有率设定为0.59。经过细化，新的氢化物具有四方晶体结构的相（LiPdH_<1.18>=40.07质量%，晶格常数a=0.39297(1)nm， c=0.86358(3)nm，R因子R_B=3.450%，R_F=1.573%)和具有立方晶体结构的相((Pd_<0.5>Li_<0.5>)H_<0.59>=59.93质量％，晶格常数a =0.400841(9)nm，R因子，R_B=2.776%， R_f=1.583%）。代表收敛程度的R因子分别为R_<wp>=9.305%、R_p=6.687%、R_e=3.001%、S=3.0677。对该样品进行磁测量，其在4K时表现出超导转变，表明LiPdH_<1.18>表现出超导转变。