Synthesis and Development of Room-Temperature Superconducting Device

常温超导器件的合成与开发

• 批准号: 20H05644
• 负责人: 清水 克哉
• 金额: $ 125.8万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05644/
• 关键词: 超伝導; 高圧力合成; 水素化物; 微細デバイス; 高温超伝導; 超伝導デバイス; 超高圧; 高圧合成

本研究が目指す「室温動作超伝導デバイス」の実現にむけ、１．室温超伝導体と２．高圧力のまま超伝導材料をデバイスに利用の達成を同時に進めてきた。「超伝導転移温度はどこまで上げることができるのか」という学術的な問いと、「高圧のままで使う」という発想の実現のため、高圧力を安定に保持して高温超伝導を利用するための研究である。代表者清水の実験技術を基盤軸に、分担者の石河による理論物性予測、河口による超高圧下結晶構造解析を通じて１の実現、分担者の高野と協力して２の開発研究を進めた。理論計算によって室温に迫るまたは室温以上の水素化物がいくつか提案されている。これらのうち、3元素系水素化物を中心に高温超伝導水素化物の合成実験に取り組んだ。既知の高温超伝導体水素化物（La水素化物など）への軽元素を加えて3元素系とするドーピングの手法と、Luなどの希土類とCaなどの2価金属との水素化物による3元素系などである。また、デバイス化を見据え、より低い圧力で同程度の超伝導転移温度をもつ物質探索も同時に行ったが、理論予測通りの超伝導転移温度は達成されていない。期間中に海外のグループから室温を超える超伝導水素化物の発見の報告があり、その検証実験を行った。我々を含め追試に成功した例はなかった。第一原理計算を用いた3元系水素化物超伝導体の探索のため、構成元素、圧力、安定組成、安定構造、超伝導性に関するデータ統合をすすめ、統計解析や機械学習に利用できるようデータベース化に取り組んだ。ホウ素ドープダイヤモンド電極を発展させ、ヒーター内蔵型ダイヤモンドアンビルを用いた新超伝導探索を実施した。

This study aims at the realization of "room temperature conductive materials": 1. room temperature conductive materials; 2. high pressure conductive materials; and 3. simultaneous development of the utilization of high pressure conductive materials. "Superconductivity shift temperature""high pressure""high pressure" high temperature "high temperature" high temperature The implementation of the representative's practical technology in Qingshui is based on the axis of the base plate, the theoretical physical property prediction of the contributor's Shihe River, and the analysis of the crystal structure under ultra-high pressure in the estuary. 1, and the development and research of the contributor's Takano and Cooperation 2 are progressing. Theoretical calculations are conducted on the basis of room temperature and humidity. 3-element series hydrate is selected for synthesis of high temperature superconductivity hydrate. The known high temperature superconductor hydrate (La hydrate) is composed of three element systems, three element systems, three element systems, In addition, the temperature of the transition between high and low pressure is measured at the same time, and the transition temperature between high and low pressure is measured theoretically. During this period, the report on the development of ultra-conductivity compounds was carried out at room temperature. I am trying to succeed. First principles calculations are used to explore the relationship between ternary hydrate superconductors, constituent elements, pressure, stable composition, stable structure, and superconductivity, statistical analysis, and mechanical learning. It is the first time that a new type of semiconductor has been developed.

项目成果

硫化水素を母物質とした高温超伝導体の探索

寻找以硫化氢为主体材料的高温超导体

• 发表时间: 2023
• 作者: 榮永茉利;中本有紀;清水克哉;中野智志;折茂慎一;木須一彰;河口沙織;平尾直久;大石泰生
• 通讯作者: 大石泰生

鉄水素化物の高温高圧合成と超伝導探索

高温高压合成氢化铁及寻找超导性

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐々木岬;榮永茉利;中本有紀;清水克哉;河口沙織;平尾直久;大石泰生
• 通讯作者: 大石泰生

進化的アルゴリズムによるランタン-ホウ素-水素系及びランタン-窒素-水素系における超伝導相の探索

使用进化算法搜索镧-硼-氢和镧-氮-氢系统中的超导相

• 发表时间: 2023
• 作者: 石河孝洋;三宅隆;常行真司
• 通讯作者: 常行真司

炭素- 硫黄- 水素の3元系水素化合物の合成

碳-硫-氢三元氢化合物的合成

• 发表时间: 2022
• 作者: Zhou Jian-Wen;Liu Tie;Li Jin-Zeng;Liu Hong-Li;Wang Ke;Xu Feng-Wei;Kim Kee-Tae;Lee Chang Won;Dewangan Lokesh;Tatematsu Ken’ichi;Li Shanghuo;Liu Xun-Chuan;Tang Mengyao;Ren Zhiyuan;Zhang Guo-Yin;Zhang Chao;Liu Rong;Luo Qiu-Yi;Ristorcelli Isabelle;小野 善康;髙橋亘;榮永 茉利,清水 克哉,中野 智志,木須 一彰,金 相侖,折茂 慎一
• 通讯作者: 榮永 茉利,清水 克哉,中野 智志,木須 一彰,金 相侖,折茂 慎一

I章14 2. 第一原理計算「高圧力の科学・技術事典」

第一章 14 2.第一性原理计算《高压科学技术百科全书》

• 发表时间: 2022
• 作者: Azami Keishiro;Hirano Naoto;Kimura Jun-Ichi;Chang Qing;Sumino Hirochika;Machida Shiki;Yasukawa Kazutaka;Kato Yasuhiro;石河孝洋
• 通讯作者: 石河孝洋