新奇高圧物性のミクロ・マクロ物性測定を可能にする15万気圧級小型高圧装置の開発

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近年、高圧技術の発達に伴い10万気圧以上の高圧領域において新奇物性の発見が続いている。本研究はそれらの物性研究をミクロ・マクロ両面から行うための15万気圧級小型高圧装置の開発を目指すものである。当該年度は高圧装置の圧力効率の向上と核磁気共鳴測定への応用技術の開発、および、高圧下で新奇物性を示す試料の合成と物性研究に取り組んだ。また、これらの成果について国際会議と国内学会で発表を行った。高圧装置開発では、20トンの荷重に対して15万気圧に到達することを目標とし、アンビルトップの改良を行った。原理的に高圧装置の発生圧力は加圧面積に反比例すると考えられるが、対向アンビル型高圧装置の場合、上下から押しつぶされたガスケットが横方向に変形することで力の一部が逃げてしまう為、理論値よりも圧力効率は悪くなってしまう。そこで本研究では、加圧面積を狭めながら横方向への変形を防ぐ仕組みを新たに開発することで、圧力効率を従来から40％向上させることに成功した。この結果は十数トンまでの荷重に対するものだが、このまま線型的に圧力効率を保つことができれば装置の強度限界を超えずに15万気圧に到達できるという点において重要な意味を持つ。以上の成果については第63回高圧討論会で発表を行い、物性測定だけでなく試料合成への応用が提案されるなど、様々な可能性が期待されている。また、微小コイルを用いた3万気圧までの高圧下核磁気共鳴測定にも取り組み、その成果については国際会議LT29でポスター発表を行った。さらに、高圧測定に用いる鉄系低次元化合物の合成も行い、単結晶試料の作成に成功した。この物質は10万気圧以上で超伝導を示すという報告があることから、開発中の高圧装置を用いて物性測定を行うことで装置の有用性が示せると考えられる。