微細構造・局所化学組成制御による機能性ホウ化物材料の設計と開発

通过控制微观结构和局部化学成分设计和开发功能硼化物材料

• 批准号: 06J11311
• 负责人: 桂 ゆかり
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11311/
• 关键词: 金属ホウ化物; 新規超伝導体探索; チャンネル構造; 超伝導; 二ホウ化マグネシウム; 磁束ピンニング; 臨界電流特性; ホウ化物; 粒界ピンニング; 炭素ドープ; 希土類ドープ

本研究では、ホウ素を含む共有結合にキャリアが存在する金属ホウ化物において超伝導体を探索した。特に、新たな化学組成や結晶構造をもつ新規超伝導体の探索に注力した。まず、金属ホウ化物の化学的な性質を独自に体系化し、金属ホウ化物がホウ素リッチホウ化物と金属リッチホウ化物に分類でき、生成機構が異なることを発見した。さらに、第一原理電子状態計算による化学結合の理解と、電気陰性度を用いた共有結合性の考察により、多様な金属ホウ化物の結晶構造と電子構造を予測することに成功した。続いて、新規超伝導体の候補として6ホウ化カリウムKB_6の物性を理論および実験から調査した。第一原理計算と電子構造を変化させたKB_6の物性を調査した結果、いずれも60K付近で磁化率の異常をもつ常磁性物質であることを突き止めた。このほか、Feの四面体チェーン構造をもつ1次元チャンネル構造ホウ化物La_<1+ε>Fe_4B_4の単結晶合成に初めて成功し、この物質が、Feの磁性が消失した常磁性体であることを発見した。大きな不定比La組成の存在にも関わらず、非磁性状態が安定しており、またc軸方向の内在的な電子散乱現象を観測したことから、非磁性状態と磁性の競合した特異な物理が発現している可能性を初めて示した。さらに、本研究で合成に成功した新規ホウ化物Ca_<1+ε>Co_4B_4もLa_<1+ε>Fe_4B_4同様の結晶構造をもち、Coの磁性が消失した常磁性体であることを確かめた。このほか、La_<1+ε>Fe_4B_4に類似した構造をもつが、チャンネル構造がらせん状である新規ホウ化物Ca_<1+ε>Ru_4B_4の合成に成功した。このように一次元チャンネル構造ホウ化物に新たなメンバーを加えたことにより、c軸方向の不整合構造と電子構造の関係を解明することに成功した。ほかにも3種類のにおいて常磁性新規ホウ化物の合成に成功した。

This study で は, ホ ウ contains を む mutual combination に キ ャ リ ア が exist す る metal ホ ウ compound に お い て super conductor 伝 を explore し た. Special に, new たな chemical composition や crystalline structure を に た new regulations for super伝 conductors <s:1> exploration に force injection た. ま ず, metal ホ ウ compound の な properties of chemical を systematic に し alone, metal ホ ウ compound が ホ ウ element リ ッ チ ホ ウ compound と metal リ ッ チ ホ ウ compound に classification で き, production mechanism が different な る こ と を 発 see し た. さ ら に, the first principle of the electronic state calculation に よ る chemical combination の understand と, electric 気 negative degree を い た has combined with investigation の に よ り, many others な metal ホ ウ compound の crystallization structure と electronic を be す る こ と に successful し た. 続 い て, new rules 伝 conductor の alternate と し て 6 ホ ウ change カ リ ウ ム KB_6 の property を theory お よ び be 験 か ら survey し た. First principles calculation と を electronic structure - the さ せ た KB_6 の property を survey し た results, い ず れ も pay nearly 60 k で susceptibility の abnormal を も つ magnetic materials often で あ る こ と を tu き check め た. こ の ほ か, Fe の tetrahedron チ ェ ー ン tectonic を も つ 1 yuan チ ャ ン ネ ル tectonic ホ ウ compound La_ < 1 + epsilon > Fe_4B_4 の 単 crystallization synthesis early に め て successful し, こ の material が, Fe の magnetic が disappear し た magnetic bodies often で あ る こ と を 発 see し た. Of big き な uncertain than La の is に も masato わ ら ず, non-magnetic state が stable し て お り, ま た c axis の inner な electronic scattered phenomenon を 観 measuring し た こ と か ら, non-magnetic state と magnetic の competition し た specific physical が な 発 now し て い る possibility at the beginning of を め て in し た. さ ら に, this study で synthetic に successful し た new rules ホ ウ compound Ca_ < 1 + epsilon > Co_4B_4 も La_ < 1 + epsilon > Fe_4B_4 with others の crystal structure を も ち disappear, Co の magnetic が し た magnetic bodies often で あ る こ と を か indeed め た. こ の ほ か, La_ < 1 + epsilon > Fe_4B_4 に similar し た tectonic を も つ が, チ ャ ン ネ ル tectonic が ら せ ん shape で あ る new rules ホ ウ compound Ca_ < 1 + epsilon > Ru_4B_4 の synthetic に successful し た. こ の よ う に a yuan チ ャ ン ネ ル tectonic ホ ウ compound に new た な メ ン バ ー を plus え た こ と に よ り, c axis の unconformity structure と electronic の masato is を interpret す る こ と に successful し た. Youdaoplaceholder0 に に ほ 3 kinds of <s:1> にお て て て new rules for the synthesis of permanent magnetic ホウ compounds に successful た た.

项目成果

Improved critical current properties o MgB_2 bulks by controlling microstructures

通过控制微观结构改善 MgB_2 块体的临界电流性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series 43
• 作者: 阿瀬 貴博;横山 祐典;堀内 一穂;松崎 浩之;植村 立;本山 秀明;Hidetaka Sonoda;園田 英貴;園田 英貴;Hidetaka Sonoda;Yukari Katsura;Hiraku Ogino;Yukari Katsura;Isao Iwayama;Yukari Katsura;Akiyrisu Yamamoto;Jun-ichi Shimayama;Jun-ichi Shimoyama;Yukari Katsura;Yukari Katsura;Yukari Katsura
• 通讯作者: Yukari Katsura

Crystal Structure and Physical Properties of New Boride CaCo_4B_4

新型硼化物CaCo_4B_4的晶体结构和物理性质

• 发表时间: 2008
• 作者: 阿瀬 貴博;横山 祐典;堀内 一穂;松崎 浩之;植村 立;本山 秀明;Hidetaka Sonoda;園田 英貴;園田 英貴;Hidetaka Sonoda;Yukari Katsura;Hiraku Ogino;Yukari Katsura;Isao Iwayama;Yukari Katsura;Akiyrisu Yamamoto;Jun-ichi Shimayama;Jun-ichi Shimoyama;Yukari Katsura;Yukari Katsura;Yukari Katsura;Akiyasu Yamamoto;桂 ゆかり;山本 明保;Akiyasu Yamamoto;Isao Iwayama;Yukari Katsura;Hiraku Ogino;Yukari Katsura
• 通讯作者: Yukari Katsura

Strong Relationship between Irreversibility Field and Crystallinity Discovered in Undoped and Carbon Substituted MgB_2 Bulks

在未掺杂和碳取代的 MgB_2 块体中发现不可逆场与结晶度之间的密切关系

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Phys. Conf. Series 43
• 作者: A.Yamamoto;J.Shimoyama;S.Ueda;I.Iwayama;S.Horii;K.Kishio;I.Iwayama;Y.Katsura;S.Horii;K.Kishio
• 通讯作者: K.Kishio

Ca_<1+ε>Co_4B_4 and Ca_<1+ε>Ru_4B_4 : New Borides with One-Dimensional Channel Structures

Ca_<1+ε>Co_4B_4 和 Ca_<1+ε>Ru_4B_4：具有一维通道结构的新型硼化物

• 发表时间: 2009
• 作者: 阿瀬 貴博;横山 祐典;堀内 一穂;松崎 浩之;植村 立;本山 秀明;Hidetaka Sonoda;園田 英貴;園田 英貴;Hidetaka Sonoda;Yukari Katsura;Hiraku Ogino;Yukari Katsura;Isao Iwayama;Yukari Katsura;Akiyrisu Yamamoto;Jun-ichi Shimayama;Jun-ichi Shimoyama;Yukari Katsura;Yukari Katsura;Yukari Katsura;Akiyasu Yamamoto;桂 ゆかり;山本 明保;Akiyasu Yamamoto;Isao Iwayama;Yukari Katsura
• 通讯作者: Yukari Katsura

How to ilnprove critical ctlrrent properties of Bi2223 and MgB2 tapes

如何提高 Bi2223 和 MgB2 带材的临界性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: Physica C:Superconductivity Part1460-462
• 作者: 阿瀬 貴博;横山 祐典;堀内 一穂;松崎 浩之;植村 立;本山 秀明;Hidetaka Sonoda;園田 英貴;園田 英貴;Hidetaka Sonoda;Yukari Katsura;Hiraku Ogino;Yukari Katsura;Isao Iwayama;Yukari Katsura;Akiyrisu Yamamoto;Jun-ichi Shimayama
• 通讯作者: Jun-ichi Shimayama