新しい炭素ネットワーク物質の高圧合成による高温超伝導探索

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本研究では，高圧合成法により新しい炭素系ネットワーク物質を合成し，キャリア数制御法も開発して，常圧下で存在可能な100 K級の超伝導体を開発することを目的としている．まず固体フラーレンC60に対して，所属機関所有のマルチアンビル型高圧発生装置を用い，高圧高温処理を行った．15 GPa，550度で処理した試料は，X線粉末回折から面心立方構造の結晶であり，格子定数が出発物質よりも大幅に減少していることが分かった．また赤外顕微分光から元のC60固有の分子振動モードが消失していることも分かった．C60分子が重合した３次元ネットワーク物質が合成されていると考えられる．これは既報研究の一部分を再現する結果であり，分子振動モードの消失は新たに得られた知見である．高圧重合後の試料にキャリアドープを行うことは困難であるため，あらかじめアルカリ金属ドープしたC60に対して高圧高温処理を行った．その準備として極めて嫌気性の物質を密封して高圧高温処理を施す方法を独自に実現した．大型放射光施設SPring-8 BL04B1において高温高圧下でのX線粉末回折の「その場観察」実験をNaxC60 (x = 1~3)，K3C60とRbC60に対して0 ~ 16.5 GPa，室温 ~ 800度の範囲で実施し，新結晶相の探索を行った．その結果，NaxC60とK3C60では15 GPa, 600 ~ 700度において新たな結晶相の存在を見いだした．しかし，圧力を下げながら測定を行ったところ，これらの新結晶相は常圧下では安定に存在できないことが分かった．そのため，試料を取り出しての物性評価はできていない．