더 높은 라이트닝 바카라도의 임계 온도를 달성하는 재료 설계에 대한 새로운 지침

신흥 물리적 특성 연구 센터의 강력한 상관 관계가있는 양자 전도 연구 팀의 Yamamoto Fumiko 방문 연구원, 강력한 상관 된 물리적 특성 연구 그룹의 Terakura Chieko 및 Tokura Yoshinori 그룹 디렉터, Advanced Industrial Science and Technology (AIST)의 국립 연구소전자 ​​및 광학 기술 연구 부서의 공동 연구 그룹 최고 연구원 Takeshita Nao IS고온 라이트닝 바카라도 구리 옥사이드높은 라이트닝 바카라도 임계 온도를 달성하는 재료 설계에 대한 새로운 지침을 제공하십시오

초고속 선형 자동차 및 병원 검사에 사용되는 MRI (자기 공명 영상) 장치는 "라이트닝 바카라도성"이라는 현상을 적용합니다 전기 저항이 라이트닝 바카라도 상태에 도달하면 전기 저항은 0이되고 원칙적으로 전력 전송 중 열 손실은 제거되지 않습니다 또한 많은 양의 전류가 이전과 동일한 두께의 전선에 적용될 수 있다는 이점이 있습니다 따라서 연구는 정보 사회에서 끊임없는 에너지 소비를 억제 할 수있는 재료로 수행되고 있습니다 그러나 라이트닝 바카라도 상태를 개발하는 것이 중요합니다라이트닝 바카라도 임계 온도 (t_C)로 식해야 하며이 온도를 높이는 방법은 실제적인 사용에 중요한 문제입니다

공동 연구 그룹은 현재 대기압에서 가장 높습니다t_C(현재 마이너스 140 ° C) 고온 라이트닝 바카라도 구리 산화 구리t_Ct_C의 변화를 조사했습니다 결과적으로, 가장 높은 대기압이 달성됩니다t_C캐리어고압 하에서 더 적은 구성t_C가 될 것이라는 것이 밝혀졌습니다 이것은 작은 요소를 대체하거나 대기압에서도 필름을 얇게함으로써 시뮬레이션 압력을 달성 할 수 있다면t_C의 높은 라이트닝 바카라도기를 나타냅니다 얻을 수 있습니다

이번에는 공동 연구 그룹이 발견 한 결과는 미래의 새로운 라이트닝 바카라도 재료 개발을위한 새로운 지침 역할을 할 수 있습니다 만약에,t_C실온 수준으로 높아질 수 있으며, 에너지 손실을 최소화하는 "슈퍼 에너지 절약 사회"를 실현할 수 있습니다 이 연구에 이어, 우리는 향후 새로운 라이트닝 바카라도 재료의 활발한 발전을 가속화 할 것으로 기대할 수 있습니다

이 연구의 일부는 과학 연구를위한 과학 보조금 홍보 (b), "통제 된 이방성 초고 압력 하의 물리학"(주요 조사 : Takeshita NAO) 및 자기 및 라이트닝 바카라도 재료에 대한 연구를위한 보조금 (주요 조사 : Mito Masaki)의 지원으로 일본 사회의 지원으로 수행되었습니다 결과는 영국의 온라인 과학 잡지 "자연 커뮤니케이션'에 게시됩니다 (12 월 1 일 : 12 월 1 일 일본 시간)

초고속 속도 및 병원 검사에 사용되는 MRI (자기 공명 영상) 장치는 "라이트닝 바카라도성"으로 알려진 현상을 적용하여 전기 저항이 0으로 발생합니다 예를 들어, 발전소에서 집으로 전기를 운반하는 변속기 라인을 라이트닝 바카라도 상태로 만들 수 있다면 전력 전송 중 열 손실을 크게 줄일 수 있습니다 또한 많은 양의 전류가 이전과 동일한 두께의 전선에 적용될 수 있다는 이점이 있습니다 따라서 라이트닝 바카라도체는 많은 에너지를 소비하는 고도로 정보 사회를 지원하고 에너지 절약 사회를 구축하고 현재 연구를 진행하고있는 기능적 자료로 주목을 받고 있습니다 그러나 라이트닝 바카라도 상태를 개발하기 위해서는 실온 미만의 온도가 필요합니다 (현재 가장 높은 온도에서도 마이너스 140 ° C)는 냉각되고 관리하는 데 비용이 많이 듭니다 따라서, 라이트닝 바카라도 적 응용은 높은 부가 가치를 제공 할 수있는 응용으로 제한된다 이 라이트닝 바카라도성을 개발하는 데 필요한 온도 (라이트닝 바카라도 임계 온도 :t_C) 증가하고 운영 비용 절감이 실제적으로 중요한 문제가되었습니다

공동 연구 그룹은 현재 대기압에서 가장 높습니다t_C수은 기반 라이트닝 바카라도 구리 산화 구리HG1223 및 HG1212t_C더욱 증가하려는 시도가 이루어졌습니다 Riken 'sCubic Anvil 유형 고압 생성기(고온의 경우) 우리는 기존 HG1223 및 HG1212보다 입자와 더 높은 강도 사이에 더 가깝게 결합 된 샘플을 만들었고, 고압 하에서는 균열이 발견되지 않았습니다 이것은 고압 하에서 물리적 특성을 정확하게 측정하는 데 중요합니다 또한, 캐리어의 양과 다양한 유형의t_C로 HG1223과 HG1212를 얻었습니다

다음으로, 입방 안빌 타입 고압 발생기 (저온의 경우)를 사용하면 전기 저항력은 HG1223 및 HG1212에 고압을 적용하고 압력을 사용하여 측정됩니다t_C의 변화를 조사했습니다 이 장치는 등방성 압력을 생성 할 수 있으며, 압력은 전 세계에서 가장 높은 200,000 ATM 이상입니다 HG1223의 측정 결과 220,000 대기압에서 대기압과 비교됩니다t_C20 ° C 이상 증가했습니다 (그림 1) HG1212도 비슷한 추세를 보여 주었다

그림 1 수은 기반 라이트닝 바카라도 구리 산화 구리 HG1223 (왼쪽) 및 결정 구조 (오른쪽)의 전기 저항력의 온도 변화

왼쪽 다이어그램에서 AP는 대기압에 해당하고 4 GPA는 대기압에 해당합니다 라이트닝 바카라도성 임계 온도 220,000 ATMtC(화살표)는 AP보다 20 ° C 이상 증가했습니다 HG1223의 기본 구성은 HGBA2CA2CU3O8+d, 오른쪽의 이미지는 결정 구조를 보여줍니다 또한, AP 데이터는 더 쉽게 비교할 수 있도록 전기 저항 측정 결과의 065 배로 표시됩니다

또한 HG1223 및 HG1212의 경우 다른 캐리어 양을 가진 각 샘플에 압력이 필요합니다t_C의 변화를 조사했습니다 결과적으로 대기압에서 가장 높은 것은입니다t_Ct_C를 보여주는 것으로 밝혀졌다 그림 2는 HG1212를 사용한 분석 결과를 보여줍니다 대기압에서t_C의 가장 높은 값 마이너스 147 ° C 였지만 60,000 대기에서t_C가장 높은 값은 마이너스 134 ° C, δP(대기압에서 가장 높은t_C)를 보여주는 샘플의 값과의 차이는 0025 마이너스였다 또한 120,000 ATM에서t_C가장 높은 값은 마이너스 125 ℃, δP마이너스 0051이었다 이 추세는 HG1223에서도 볼 수있었습니다 이 "캐리어가 적은 재료"는 다음과 같습니다t_C12741_12827t_C가있는 라이트닝 바카라도체의 개발이 발생할 수 있습니다 또한 결정 구조 분석 및 물리적 특성이 고압 하에서 측정되는 경우t_C상승의 요인을 명확히하는 것도 가능할 수도 있습니다

그림 2 캐리어 양 (왼쪽) 및 결정 구조 (오른쪽)로 인해 수은 기반 라이트닝 바카라도 구리 HG1212의 라이트닝 바카라도 임계 온도의 변화

AP는 대기압과 동일하고 6 GPA는 대기압과 동일합니다 화살표는 각 압력 아래에 있습니다tC| 가장 높은 캐리어 금액을 나타냅니다 대기압에서 가장 높은tC0으로 설정되고 해당 값의 차이는 δPHG1212의 기본 구성은 HGBA2Cacu2O6+d, 오른쪽 그림은 결정 구조를 보여줍니다

이번에는 공동 연구 그룹은 더 높은 라이트닝 바카라도의 임계 온도를 달성하는 재료 설계에 대한 새로운 지침을 얻었습니다 만약에,t_C실내 온도 수준으로 높아질 수 있으며 에너지 손실을 최소화 할 수 있습니다 미래 에이 연구는 라이트닝 바카라도성 임계 온도를 더욱 높이고 객실-온도 라이트닝 바카라도체의 발달을 가속화하는 실험 및 이론적 연구를 촉진 할 것이며, 이는 "매우 에너지 절약 사회"의 실현으로 이어질 것입니다

◆ 고온 라이트닝 바카라도 구리 산화 구리, 수은 기반 산화 구리

고 온도 라이트닝 바카라도조차는 1986 년에 발견 된 구리 산화물 전도성 층이있는 일련의 재료를 말합니다 이들 중 다수는 라이트닝 바카라도성 임계 온도가 액체 질화 온도 (196 ° C)보다 높았으므로 라이트닝 바카라도성 임계 온도가 높았으므로, 이는 치명적으로 냉각 될 수 있습니다 "고온"이라고하지만 전통적인 라이트닝 바카라도체보다 낫다t_C높은 것을 의미하며 실온 미만입니다 이 연구에서 가장 흔한 것은 층 사이에 수은 함유 된 구리 산화물 (수은 기반 라이트닝 바카라도 산화 구리)입니다t_CHGBA₂CA₂CU₃O_8+d(HG1223) 및 HGBA₂Cacu₂O_6+d(HG1212)가 사용되었습니다 산소의 양을 제어하면 담체의 양이 변경되어t_C에서 다른 샘플을 얻을 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 라이트닝 바카라도 임계 온도 (t_C)

금속성 특성을 나타내는 물질이 실온에서 냉각되면, 특정 온도에서 전기 저항이 갑자기 완전히 0이되는 현상을 관찰 할 수 있습니다 라이트닝 바카라도 상태는이 온도 아래에서 실현됩니다 이 정상 상태와 라이트닝 바카라도 상태 사이의 경계 (임계) 온도를 라이트닝 바카라도 임계 온도라고합니다 (그림 1 참조) 영어로 "라이트닝 바카라도 임계 온도"및"t_C"[참조로 돌아 가기]

◆ 캐리어

캐리어는 금속, 반도체 등입니다 고온 라이트닝 바카라도 산화 구리에서, 반체가 반도체 매트릭스에 첨가 될 때, 라이트닝 바카라도 상태는 일반적으로 나타납니다t_C상승하고 특정 운송 업체 금액t_C|t_C감소하는 것으로 알려져 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Cutic Anvil 유형 고압 발전기

입방 안빌 유형의 고압 생성기는 Anvil이라는 입방 하드 재료로 6 방향에서 샘플을 고르게 분쇄하여 압력을 생성하는 장치입니다 한 쌍의 모루를 사용한 반대 압력 장치와 비교하여,이 장치는 등방성 압력을 생성 할 수있는 특징입니다 히터가 샘플 섹션에 통합되는 고온 (샘플 준비)과 전체 장치가 냉각되는 저온 (물리적 특성 측정)이 있습니다[참조로 돌아 가기]