カーボンクラスレート超伝導体の高圧合成と特性評価

碳包合物超导体的高压合成与表征

• 批准号: 04F04409
• 负责人: 山中 昭司
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04409/
• 关键词: カーボンクラスレート; 超高圧合成; 超伝導体; フラーレン

【研究目的】当研究者らは,高圧を用いてバリウムを内包するシリコンクラスレートBa_8Si_<46>の合成に成功し,臨界温度Tc=8.0Kの超伝導体となることを見出している。これはSi-sp^3三次元ネットワークで最初の超伝導体として注目される。最近の物性研究によって,この超伝導の機構はBCSによるフォノン-電子相互作用が支配的であることが明らかにされた。このことから推定して,同じカゴ状クラスレート構造が軽元素のカーボンで実現すれば,さらに強いフォノン-電子相互作用から,さらに高いTcを示す超伝導体の出現が期待できる。本研究は,このようなカーボンクラスレートの合成を目的とする。さらに,超高圧高温反応場の実現により,関連する軽元素系新規材料の開発,新規クラスレート化合物の開発を目指す。【研究成果の概要】1.カーボンクラスレート化合物の構造評価昨年に引き続き,X線構造解析に適した面心立方格子の3次元ポリマーの超高圧合成と構造解析を行った。3次元ポリマーの合成には成功したが,どの試料も結晶性が悪く,構造解析には至らなかった。しかし,構造解析の精度を補填するために,第一原理計算ソフトDMol3を用いて,分子動力学計算を行い,構造を推定した。その結果,C_<60>分子は従来の[2+2]付加ではなく,[3+3]結合により連結する可能性が高いことを見いだした。2.カーボンクラスレート化合物の物性測定3次元ポリマーの電気伝導度およびマイクロビッカース硬度を測定した。3.超高圧を用いる軽元素系クラスレート化合物の合成と物性に関して研究の総括軽元素系クラスレート化合物の合成はできなかったが,新しい試みとして,C_<60>-Sn系の高圧反応を調べた。新規な化合物の発見には至らなかった。

[Objective] When the researchers successfully synthesized Ba_8Si_(2 +) with high pressure, <46>the critical temperature Tc=8.0K and the temperature of superconductivity were found. This is the first time I've ever seen a superconductor. Recent studies on physical properties show that the mechanism of superconductivity is dominated by BCS and electron interaction. This assumption is based on the fact that the structure of the electron element is realized, and the strong electron-electron interaction is expected to occur. This study aims at the synthesis of these compounds. In this paper, the realization of ultra-high pressure and high temperature reaction field is related to the development of new materials and new development of chemical compounds. [Summary of Research Results] 1. Structural evaluation of compounds in the past year, X-ray structural analysis, three-dimensional synthesis and structural analysis of FCCs 3-dimensional analysis of the synthesis of the success of the test sample crystallization, structural analysis of the failure. First principles calculations, molecular dynamics calculations, and structure estimation are used to supplement the accuracy of structural analysis. As a result,C_<60>molecules are more likely to combine with [2+2] and [3+3]. 2. Measurement of physical properties of compounds 3-D measurement of electrical conductivity and hardness 3. The synthesis and physical properties of high pressure and high temperature elemental compounds were studied, including the synthesis and physical properties of high temperature and high temperature elemental compounds, and the high pressure reaction of C<60>_Sn system was studied. New chemical compounds are discovered in the future.

项目成果

結晶内部の"すきま"を利用する新物質・材料開発

利用晶体内部“间隙”开发新物质和新材料

• 发表时间: 2005
• 期刊: 未来材料 5(11)
• 作者: Satoshi Fujimoto;Norio Kawakami;T.Takasaki;S.Yamanaka;T.Takasaki;K.Inumaru;K.Inumaru;S.Yamanaka;T.Ekino;山中昭司
• 通讯作者: 山中昭司

フラーレンC_60の3次元化-炭素クラスレートの合成をめざして-

富勒烯C_60的三维化 - 以碳包合物的合成为目标 -

• 发表时间: 2006
• 期刊: 固体物理 41
• 作者: Akihiko Tsuda;Eri Hirahara;Yeong-Sang Kim;Hiroyuki Tanaka;Tomoji Kawai;Takuzo Aida;S.Yamanaka;山中昭司
• 通讯作者: 山中昭司

An Attempt of Prepare Carbon Clathrate Compounds using High Pressure and High Temperature Conditions

高压高温条件下制备碳笼形化合物的尝试

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physica B 383
• 作者: Satoshi Fujimoto;Norio Kawakami;T.Takasaki;S.Yamanaka
• 通讯作者: S.Yamanaka

3次元C_60ポリマーの高圧合成と構造・物性

3D C_60聚合物的高压合成及结构/物理性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: 高圧力の科学と技術 16
• 作者: Akihiko Tsuda;Eri Hirahara;Yeong-Sang Kim;Hiroyuki Tanaka;Tomoji Kawai;Takuzo Aida;S.Yamanaka;山中昭司;山中昭司
• 通讯作者: 山中昭司

Electron conductive three-dimensional polymer of cuboidal C60

• DOI: 10.1103/physrevlett.96.076602
• 发表时间: 2006-02-24
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Yamanaka, S;Kubo, A;Irifune, T
• 通讯作者: Irifune, T