ナノフロンティア超伝導材料グループ

超伝導はゼロ抵抗で電気のエネルギーをロス無く輸送できるため、環境エネルギー問題解決の切り札の一つとして期待されています。我々は、鉄系超伝導体、ダイヤモンド超伝導体、高温超伝導体、カーボンナノチューブ等の基礎物性に着目して研究を行っています。新しい超伝導材料を用いた超伝導線材の開発を行います。さらにこれら機能性材料にナノテクノロジーを応用し、光素子や電界効果素子のような新機能デバイスの開発も行います。

専門分野・研究対象

1. 鉄系超伝導体や新規超伝導体探索の研究

鉄系超伝導体のなかでも、最も単純な結晶構造をもつFeSe系超伝導体の研究をしています。この物質に圧力を加えると超伝導転移温度Tcが約3倍も高くなることが新たに発見されました。さらに、この材料を細長く加工し、超伝導線材を作製しています。また、我々のグループで、FeTeにSをドープすることによって新超伝導体が発見されました(図1,2)。新超伝導体の発見のチャンスは誰にでもあります。夢の室温超伝導体を求めて、新超伝導物質を探索しています。

「図1. FeTe新超伝導体の結晶構造」の画像

図1. FeTe新超伝導体の結晶構造


「図2. Fe(Te,S)系超伝導の電気抵抗。約10K以下で超伝導が出現。」の画像

図2. Fe(Te,S)系超伝導の電気抵抗。
約10K以下で超伝導が出現。




2. ダイヤモンド超伝導の研究

「図3.超伝導ダイヤモンド薄膜」の画像

図3.超伝導ダイヤモンド薄膜


ダイヤモンドは宝石の大様として知られていますが、材料としても大変注目されています。ダイヤモンドはホウ素ドープにより、絶縁体→半導体→超伝導体と物性を多彩に制御できるので(図3)、ダイヤモンドを使いた新機能デバイスが作成可能です。


3.ダイヤモンド電極を用いた圧力下物性測定装置の開発

「図4.ダイヤモンド電極導入型圧力装置の外観 および 100 GPaの超高圧力発生」の画像

図4.ダイヤモンド電極導入型圧力装置の外観 および 100 GPaの超高圧力発生


 (1) 世界で最も硬いダイヤモンドを電極とした物性測定装置
超高圧力下では、水素の室温超伝導など非常に興味深い物理現象が予測されている。一方でこのような極限環境下で物性測定を行うためには、電極の強度の問題など様々な困難が存在する。そこで我々は、世界で最も硬い電極であるホウ素ドープダイヤモンドを、微細加工技術によって電極へと加工し、世界で初めてダイヤモンド電極導入型の圧力装置を開発した。 (図1) 。

 (2)  100 GPa以上の超高圧力の発生に成功
開発したダイヤモンド電極導入型圧力装置を用いて圧力発見実験を行った結果、100 GPaの超高圧力の発生に成功した (図1) 。マルチメガバール領域で起こる様々な物理現象の観測に応用が期待される。




お問い合わせ先

ナノフロンティア超伝導材料グループ
〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
国立研究開発法人物質・材料研究機構
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