Synthesis and Development of Room-Temperature Superconducting Device

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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。