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鉄系超伝導体の圧力効果

鉄系超伝導体の圧力効果. 超伝導について. 高温超伝導ケーブルの試験（横浜）. 電気抵抗がゼロに 永久電流が流れる 無損失で電力輸送. リニアモーターカー. 超伝導マグネット. 超伝導体開発の歴史 ( 背景）. T c vs. year 圧力効果も同時にプロット. H. Takahashi: JPSJ Online-News and Comments [Jun. 10, 2008]. 目標　 (1) 高い T c を目指す　 (2) 新超伝導体のメカニズム解明による新概念の創製. O. F. La-O layer. La. e -. Fe-As

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鉄系超伝導体の圧力効果

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Presentation Transcript

  1. 鉄系超伝導体の圧力効果 • 超伝導について 高温超伝導ケーブルの試験（横浜） 電気抵抗がゼロに 永久電流が流れる 無損失で電力輸送 リニアモーターカー 超伝導マグネット

  2. 超伝導体開発の歴史(背景） Tc vs. year 圧力効果も同時にプロット H. Takahashi: JPSJ Online-News and Comments [Jun. 10, 2008] 目標　(1) 高いTcを目指す　(2) 新超伝導体のメカニズム解明による新概念の創製

  3. O F La-O layer La e- Fe-As layer Fe As 相図 研究の背景－鉄系超伝導の発見と大きな圧力効果 LaFeAsO1-xFx Tc = 26 K 超伝導 1111 type structure (La1111) 反強磁性 [Y. Kamihara et al., JACS 130, 3296 (2008)] F置換 [H. Luetkens et al., NM8, 302 2009] 圧力効果 Tc = 43 K at 4 GPa Schematic crystal structure of LaFeAsO1-xFx two dimensional electron doping [H. Takahashi et al., Nature 453 ,376 2008]

  4. 研究の目的 LnFeAs(O1-xFx) LnFeAsO1-d 目的 ・鉄系超伝導体の高圧実験から高いTcを得ること。 ・物理量の圧力効果から超伝導機構についての知見を得ること。 　特にX線回折実験により高圧下での結晶構造を決定する ・新物質開発の指針を得ること。 [Z. A. Ren et al., EPL 83 (2008) 17002] Ln=ランタノイドのイオン半径が小さいものほどTcが増大（化学圧力） Tcの圧力効果（物理圧力）の結果が指針となる

  5. 研究の成果 新物質開発（細野グループ） • 1111型 CaFeAsF Fe→Co置換、F → H置換 • 1111型 SmFeAsO O→ H置換 • 1111型 LaFeAsO O→ H置換 • 122型 SrFe2As2Sr → La置換 • 122型 LaCo2B2Co → Fe置換、La → Y置換 • 11型 FeSe Se → S置換(NIMS高野グループ)

  6. 研究の成果 CaFeAsF, CaFeAsH Tcの圧力効果と結晶構造の圧力効果との関連

  7. 研究の成果 Sr1-xLaxFe2As2 a 軸 c 軸 Tcの圧力効果 [Y. Muraba et al., PRB 82 (2010) 180512(R)] 構造相転移 格子定数の圧力効果 Tcの圧力効果と結晶構造の関係、　圧力による構造相転移でTc抑制

  8. 研究の成果 Fe(Se1-xSx)2 Tcミニマム 圧力に対する構造パラメーターの急な変化が Tcミニマムに対応している Tcの圧力効果

  9. 結果と考察　(構造パラメータと超伝導転移温度の相関)結果と考察　(構造パラメータと超伝導転移温度の相関) [C. H. Lee et al., JPSJ 77 (2008) 083704] FeAs4四面体が正四面体(a = 109.47º)に近づくほど超伝導転移温度が高い。 LnFeAsO1-xFxの構造パラメータの圧力依存性 理論的にも電子構造と原子位置の強い相関が示唆されている。 （LaFeAsO1-xFxでの実験を進行中）

  10. 高圧発生装置 ピストンシリンダー装置とダイヤモンドアンビルセル ダイヤモンドアンビルセル装置 ５０～１００GPaまで X線回折、電気抵抗、磁化率測定 試料空間極小 静水圧性は圧力媒体による ピストンシリンダー装置 ３～４GPaまで静水圧性は良い 電気抵抗や磁化率測定 試料空間大

  11. 高圧発生装置 キュービックアンビルセルと一軸圧縮 キュービックアンビルプレス装置 一軸応力発生装置と一軸ひすみ発生装置 １２GPaまで静水圧性は良い 電気抵抗や磁化率測定 試料空間やや大 １GPa程度まで、 電気抵抗や磁化率測定 試料が破壊するまで 今後、異方的圧縮による効果も調べたい

  12. 川上グループ　（サブグループ）　 上：SrFeO3 下：SrFO2 SrFeO2の高圧メスバウワー S=2（黄) →S=1 (青)の磁気転移 SrFeO2の高圧電気抵抗

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