바카라 주소 결정 구조를 가진 새로운 초전도체 개발

도쿄 대도시 대학교 대학원 과학 대학원생, Mizuguchi Yoshikazu 부교수, Hokkaido University, Moriyoshi Chikako, Advanced University 교수, Hiroshima gotecer, Hiroshima University 교수, Moriyoshi University 교수, Moriyoshi University, Morohima University 교수 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (바카라 커뮤니티)의 에너지 보존 연구 부서, 리 테츠 토라 (Lee Tetsutora), Shimane University, Shimane University 학부 조교수, USUI HIDETORA 최고 연구원, 최고 연구 사무실 인 Kawaguchi Shogo 최고 연구원 인 고등학교의 고속도로 구조를 성공적으로 개발했습니다 키랄 결정 구조를 갖는 재료에는 거꾸로 된 중심이 없기 때문에 일반 초전도기와는 다른 특성을 나타낼 수 있으며 최근에는 새로운 재료가 검색되었습니다 그룹은 키랄 결정 구조를 가지고 있지만 초전도체는 아닙니다₃Zr₅및 PT₃Zr₅에 중점을 둔 우리는 바카라 주소 결정 구조를 가진 새로운 재료를 개발하고 고체 용액을 생성하여 초전도성을 나타 냈습니다 이 연구 결과는 바카라 주소 결정 구조 및 초전도 특성이 원소 치환에 의해 제어 될 수 있으며, 새로운 재료의 향후 개발을위한 지침을 제공한다는 것을 보여준다

이 결과는 American Chemical Society의 English Journal입니다미국 화학 학회지 저널|"에 출판되었습니다 이 연구는 도쿄 Advanced Research (H31-1)와 JST-ERATO (JPMJER2201)의 지원으로 수행되었습니다

바카라 주소 결정 구조는 공간 역전 대칭 또는 미러 대칭이없는 결정 구조이며 230 개의 다른 결정우주 그룹(1)은 바카라 주소 결정으로 분류됩니다 그런 결정 구조초전도물질에서의 대칭 (2)스핀 궤도 상호 작용(3)이라는 효과는 효과적인 것으로 생각되며, 스핀 싱글 스테이트 및 스핀 트리플렛이 혼합 된 독특한 초전도 상태가 달성됩니다 스핀 트리플렛 상태에서, 초전도 상태는 자기장에서 명백한 강력한 초전도 상태이기 때문에 초전도 적용에 유리하다 2004 년에 처음보고₃SI 초전도체는 바카라 주소 결정 구조를 가진 초전도체의 물리적 특성을 개발하고 연구 할 수있는 기회로 사용되었지만 이전 연구는 주로 무겁습니다f전자 초전도기가 관심을 끌고있었습니다 최근 몇 년 동안 Tarh₂B₂, NBRH₂B₂d전자 초전도기에 대한 연구도 수행되고 있습니다 그러나,보고 된 사례는 거의 제안되지 않았으며, 결정의 공간 반전 대칭이없는 바카라 주소 결정 구조를 갖는 초전도체에 대한 추가 이해를 위해 새로운 재료 개발이 필요했다

새로운 재료에 대한 기존의 검색에서, 방법은 바카라 주소 결정 구조를 가진 물질을 검색하고 물질이 초전도성을 나타내는 지 평가하는 데 사용되었습니다 예를 들어, 바카라 주소 재료는 재료 데이터베이스에서 검색되며 초전도 측정은 저온에서 수행됩니다 그러나 이러한 방법은 후보 물질의 수를 제한하며 새로운 물질의 발달을 가속화하지 않습니다 이 연구에서, 우리는 원소 고체 용액 시스템 (요소가 부분적으로 대체되는 시스템)을 설계함으로써 비국적 구조에서 바카라 주소 구조로 위상 전이를 달성했다 또한, 원소 고체 용액에 의한 초전도 특성을 제어함으로써, 우리는 바카라 주소 결정 구조를 갖는 초전도체를 성공적으로 개발했다

그림 1에 표시된대로, PT₃Zr₅및 ir₃Zr₅의 원소 고체 용액 시스템 합성 그리고 (PT_0.2ir_0.8)₃Zr₅에서, 우리는 바카라 주소 결정 구조와 초전도성을 모두 갖춘 새로운 재료를 성공적으로 합성했습니다 PT₃Zr₅비국적 우주 그룹입니다P6₃/MCM가 있지만 저온에서 초전도성을 나타냅니다 한편, ir₃Zr₅바카라 주소 공간 그룹입니다P6₁22는 있지만 초전도성은 표시되지 않습니다 연구 그룹은 ir₃Zr₅고온X- 선 회절(4)P6₁22 저온 위상에서P6₃/MCM우리는 구조적 위상 전이가 고온 상으로의 전이를 발견했으며, 이러한 결정 구조가 위상 전이에 의해 교환 될 수있는 가능성에 중점을 두었습니다

원소 고체 솔루션 시스템 (PT_1-xir_x)₃Zr₅그림 2x= 실온에서의 결정 구조는 약 08의 경계로부터 바카라 주소 결정 구조로 변한다는 것이 밝혀졌다 또한 자기 감수성 측정에서 초전도 위상 다이어그램을 만들 때 그림 3x= 최대 085의 초전도체로 판명되었습니다 그래서x= 08에 중점을두면 저온에서 구조 위상 전이를 상세하게 평가하기로 결정했습니다

그림 4대형 싱크로스크 시설 Spring-8(5) (x11853_11995Rietvelt Analysis(6)의 결과는 온도가 감소함에 따라 바카라 주소 결정 구조의 존재율이 증가 함을 보여준다 또한,t= 30 K (켈빈(7))에서, 60% 이상이 바카라 주소 결정 구조를 가지고 있음을 알 수 있습니다 정상 구조 위상 전이는 전이 온도에서 빠르게 변화하지만,이 시스템의 구조적 위상 전이는 온도 변화에 대한 반응으로 매우 느린 전이의 특징이다

x= 08을 사용하여 샘플에서 비열 측정을 수행했으며 전체 샘플이 초전도임을 발견했습니다 또한 전자 상태 계산에서 전자 상태가 두 공간 그룹에서 매우 유사하며 어떤 단계 (P6₃/MCMandP6₁22)는 또한 초전도기입니다 그러므로,x= 08을 갖는 샘플에서, 바카라 주소 결정 구조를 갖는 위상은 저온에서 주요 단계로 존재하며, 그 위상은 초전도성을 나타낸다 초전도성 특성이 자기장에서 비정상적으로 높아지는 새로운 초전도체에서는 현상이 관찰되지 않았지만, 우리는 원소 고체 용액이 바카라 주소 결정 구조를 갖는 새로운 초전도체를 개발하는 방법으로서 효과적임을 입증 할 수있었습니다

바카라 주소 결정 구조를 갖는 새로운 초전도체를 개발하면 자기장에 내성이있는 초전도체와 같은 고유 한 특성을 갖는 새로운 초전도체의 개발로 이어지고 초전도체 응용의 발전에 기여할 수있다 이 연구에서 우리는 "바카라 주소 구조가 없지만 초전도성을 나타내는 재료"와 "바카라 주소 구조를 가지고 있지만 초전도 제가 아닌 재료"에 중점을 두었고, 원소 고체 용액으로 인해 두 가지의 장점을 남겨두면 "바카라 주소 구조를 가진 초전도체"를 합성 할 수있었습니다 이 연구에 나와있는 원소 용해도의 유용성은 바카라 주소 구조를 가진 새로운 초전도체의 향후 개발을위한 새로운 지침 역할을 할 것입니다

(1) 우주 그룹

이 그룹은 재료의 결정 구조의 대칭을 나타내며 공간 그룹의 공간 반전 대칭이 있는지 여부를 결정할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

(2) 초전도

저온에서 발생하는 양자 현상이며 전기 저항은 초전도 전이 온도 아래에서 0이됩니다 초전도 상태에서, 전자는 전자 쌍을 형성하고, 쌍을 이루는 전자의 스핀이 반대 일 때, 스핀 싱글 스테이트를 스핀 싱글 레스트 상태라고하며, 많은 초전도체는 스핀 싱글 레스트 상태를 나타낸다 반면에, 스핀이 같은 방향 인 트리플렛 상태는 거의 없어 독특한 초전도 특성을 보여줍니다[참조로 돌아 가기]

(3) 스핀 궤도 상호 작용

전자 스핀과 궤도 각 운동량 사이의 상호 작용을 스핀-궤도 상호 작용이라고하며, 공간 반전 대칭이 부족한 재료에서, 정상 대상 스핀-궤도 상호 작용이 발생합니다[참조로 돌아 가기]

(4) X- 선 회절

X- 선으로 샘플을 조사하고 격자 상수와 같은 결정 구조 매개 변수를 평가하는 방법[참조로 돌아 가기]

(5) 대형 싱크로트론 방사선 시설 Spring-8

이것은 Hyogo 현의 Harima Science Park City에서 세계 최고 성능의 싱크로트론 방사선을 생산하는 Riken Research Institute의 시설로, 사용자는 High Brightness Light Science Research Center에서 지원합니다 Spring-8의 이름은SUperPHotonRing-8GEV (Giga Electronic Volt)에서 비롯됩니다 동기 광선은 전자가 전자가 전자석에 의해 여행 방향으로 구부러지는 속도로 가속 될 때 생성되는 얇고 강력한 전자기파입니다 Spring-8 은이 방사선을 사용하여 나노 기술에서 생명 공학 및 산업 사용에 이르기까지 광범위한 연구를 수행합니다[참조로 돌아 가기]

(6) Rietveld Analysis

X- 선 회절 패턴을 분석하는 방법은 격자 상수 및 원자 좌표를 포함한 다양한 매개 변수의 개선 및 다중 단계의 다상 비율을 포함하여 실험 결과를 설명합니다[참조로 돌아 가기]

(7) Kelvin (K)

온도 단위에서 0 ° C는 약 273 Kelvin입니다[참조로 돌아 가기]

종이 제목 : 저온 바카라 주소 결정 구조 및 초전도성 (PT_0.2ir_0.8)₃Zr₅
저자 : Watanabe, Yuto; 아리마, 히로토; 야마시타, 아이치; 미우라, 아키라; Moriyoshi, Chikako; GOTO, 요 스케; Lee, Chul-Ho; 히로시마, 류지; USUI, HIDETOMO; 가와구치, 쇼고; 호시, 카즈 히사; 미즈구치, 요시키카자 (책임있는 저자)
doi : 101021/jacs3c10797