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物性セミナー/2022-11-18

2022年 冬学期 第4回 物性セミナー

 講師 石河 孝洋 氏(東大理学研究科)

 題目 高圧力下水素化物における高温超伝導

 日時 2022年 11月 18日(金) 午後4時50分

 場所 Zoom によるオンライン開催

・物性セミナーMLに登録されている方は、セミナー案内メールでZoomアドレスを通知します。・登録のない方は、以下で予め登録をお願いします。(自動的に物性セミナーMLへ登録されます。)登録フォーム https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdT67ZsTDiKsvutP59tY4tOUlx4WTInMKkTQIGWLqYCrPAQKA/viewformをご利用ください。

アブストラクト

水素を活用して革新的機能を創出する研究が近年精力的に行われており、そのひとつに水素化物における高温超伝導[1]が挙げられる。硫黄単体における超伝導転移温度の最高値は17 Kであるが、硫黄水素化物にすると203 Kまで大きく上昇することが2015年に実験で観測された[2]。この発見を機に水素化物高温超伝導の探索が世界中で開始され、2019年には、170万気圧以上まで圧縮したランタン水素化物で更に高温となる260 Kの高温超伝導が発見された[3,4]。その翌年、硫黄水素化物に炭素を加えた系を267万気圧まで加圧したところ、超伝導転移温度が室温の288 K(15℃)に到達した[5]。また、ランタン水素化物にホウ素や窒素などの第3元素、第4元素が化合することにより、超伝導転移温度が飛躍的に上昇し、室温を大きく上回る550 K(277℃)を記録したという報告もある[6]。このように水素化物は室温超伝導の新たな候補として注目されているが、その一方で、最小元素の水素は高圧力下での制御、測定、解析が困難であり、高温超伝導相における組成や結晶構造について詳細は明らかになっておらず、第一原理計算を使って高圧安定相や高温超伝導の候補物質をまずは予測し、その情報を実験グループに提供することが強く求められている。我々は進化的アルゴリズムを用いた安定構造・安定組成探索手法の開発とその応用にこれまで取り組み、超伝導を示す2元系・3元系水素化物の探索に取り組んだ [7-9]。講演では、これらの研究背景と、我々が開発した探索手法及び超伝導性の予測結果について紹介する。

[1] N. W. Ashcroft, Phys. Rev. Lett. 92, 187002 (2004).

[2] A. P. Drozdov et al., Nature 525, 73 (2015).

[3] A. P. Drozdov, et al., Nature 569, 528 (2019).

[4] M. Somayazulu et al., Phys. Rev. Lett. 122, 027001 (2019).

[5] E. Snider et al., Nature 586, 373 (2020).

[6] A. D. Grockowiak et al., Front. Electron. Mater. 2, 837651 (2022).

[7] T. Ishikawa et al., Sci. Rep. 6, 23160 (2016).

[8] T. Ishikawa et al., Phys. Rev. B Phys. Rev. B 100, 174506 (2019).

[9] T. Ishikawa and T. Miyake, Phys. Rev. B 101, 214106 (2020).

宣伝用ビラ

KMB20221118.pdf(15)

物性セミナーのページ

http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/KMBseminar/wiki.cgi/BusseiSeminar

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最終更新時間:2022年11月09日 17時53分56秒