研究発表

Fe置換したYBCOの水素下熱処理による超伝導転移温度を測定し、反応経路に依存することが明らかになった。

複合アニオン層状化合物(Mixed anion layered compound, MALC) RETMPnO (RE : 希土類遷移金属. TM : Fe, Ni. Pn : P, As.) は低温下で超伝導を示す. TM=Ni であるNi 系MALC 超伝導体LaNiPO はLa-O 層とNi-P 層の積層構造をもち, 低温下で超伝導を示す. 一方で, 超伝導を示さない鉄系MALC であるLaFeAsO は, 57Fe のメスバウワ分光測定において130 K 以下で磁気分裂を示す. 61Ni のメスバウワ分光測定は線源である61Co の半減期は100 分であり, 測定例が少ない. 我々は多結晶LaNiPO試料の合成を行い, 試料中の61Ni についてメスバウワ分光測定を行う.

層状銅酸化物Bi-2212試料をゾルゲル法により作成し, その構造についてXRD測定によって同定した. また, 加熱処理による各酸素の欠損のしやすさを計算機実験により定量的に特定した.

多結晶SmFeAsO1-xHxの高圧合成と水素濃度決定基準と低温での磁性を報告する。

Hole-doping effects in REFeAsO (1111) were demonstrated by substituting Eu2+ for La3+. Unlike typical electron-doped superconductors, Eu-doped LaFeAsO exhibited normal conducting behavior with structural transitions near 150 K. By co-doping with fluorine, we (A.S and Y. K., et al) successfully induced superconductivity at Tc ~ 30 K. These findings clarify the bipolar electronic phase diagram of 1111-type iron-based superconductors through diverse chemical substitutions.

多結晶 LaCu(S,Se)Oバルク試料を作製し、XRD による構造解析、輸送特性および光学バンドギャップの評価を行った。これらの結果を Jonker プロット上に整理したところ、輸送特性において 2種類のメカニズムが存在することが明らかとなった。

21113V系鉄系超伝導体である多結晶 Sr2V1-xTixFeAsO3 試料について，その合成方法，実験手順，および輸送特性を示した。

鉄系高温超伝導体の母相であるLaFeAsOのLaサイトにEuを置換した化合物の電気的性質を報告する。

水の電気分解における酸素発生反応（OER: Oxygen Evolution Reaction）は、再生可能エネルギー分野や金属空気二次電池において不可欠なプロセスである。しかし、OER には大きな過電圧が必要であり、これが水電解におけるエネルギー損失の要因となるため、適切な OER 電極触媒が求められている。OER の反応効率を高めるためには、電極として触媒材料を用いる必要がある。現在実用化されている OER 触媒は、イリジウム（Ir）やルテニウム（Ru）などの貴金属酸化物である。しかし、これらの触媒は高価であり、大規模な産業設備やインフラへの導入には多大なコストがかかるため、スマート社会の実現に向けた障壁となっている。したがって、より安価で高い触媒活性を有する代替材料の探索が求められている。安価な OER 触媒のアプローチの一つとして、酸素空孔を有する遷移金属層状酸化物の研究が挙げられる。実際、Hirai らは、酸素空孔を有する層状ペロブスカイト関連化合物 Sr₂VFeAsO₃−δ（δ ≥ 0.5）が、従来の OER 触媒よりも低い OER 過電圧と高い反応速度を示すことを報告している［S. Hirai et al., J. Mater. Chem. A 6, 15102–15109 (2018)］。このことから、層状ペロブスカイト関連化合物は電気化学触媒としての機能性を有することが示唆される。代表的な層状ペロブスカイト関連化合物として、高温超伝導体として知られる直方晶 YBa₂Cu₃O₇−δ（YBCO）がある。YBCO では δ が増加すると超伝導相が消失し、絶縁体となり、結晶構造も正方晶へと変化する。しかし、超伝導相を示さない正方晶 YBCO の機能性については未解明である。本研究では、酸素欠損に起因する反応機構によって活性が向上する新たな OER 触媒として、正方晶 YBa₂Cu₃O₇−δ（YBCO）の機能を検討した。YBCO 試料はソル–ゲル法により合成し、760℃、820℃、920℃で焼成した。結晶構造は粉末 X 線回折（XRD）により決定した。YBCO の OER 触媒としての過電圧は回転リングディスク電極（RRDE）を用いて測定した。その結果、YBCO の OER 活性は、裸のガラス状炭素電極やカーボンブラックと比較して、OER 過電圧およびターフェル勾配の点で優れていることが明らかとなった。さらに、YBCO の結晶構造が OER 活性の向上に寄与している可能性が示唆された。特に、正方晶 YBCO は直方晶 YBCO よりも高い OER 触媒活性を示した。［N. Takehara, R. Kuramochi, Y. Kamihara et al., Mater. Sci. Tech. Jpn., 掲載決定（日本語）］

複合アニオン層状化合物の一種である超伝導を示すLaNiPO1−deltaを合成と電子状態計算を用いて研究する。酸素欠損量とTcとの相関を密度汎関数理論に基づく電子状態計算シミュレーションの結果と比較し、検討する。

金属有機化合物分解法によりSrTiO3基板上に作製されたGdをYサイトに部分置換されたYBCO ((Y, Gd)BCO) 薄膜を100℃から300℃で水素雰囲気下で熱処理を行った。また、この熱処理中に、水素負イオンのバイアスによる注入の有無による結晶相の変化を調べた。210℃で水素負イオンのバイアスによる注入を施した試料のみが、頂点酸素に水素負イオン(ヒドリド)が置換されると仮定した密度汎関数理論による電子状態計算結果と矛盾しない格子定数の減少を示す。

水素負イオン(ヒドリド)を部分置換された鉄系高温超伝導体 SmFeAsO多結晶の磁気光学イメージングとともに、異相の分布の評価を行った。

剥離性を有する銅酸化物高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+x (Bi-2212)の表面エネルギーをスラブ構造を仮定して評価する.

新規n型Zintl相化合物 Rb(Cd,Zn)4As3の高温輸送現象について報告する。

143-Zintl相化合物Rb(Cd,Zn)4As3多結晶体の結晶構造と熱電変換性能の組成制御による向上を報告する。

複合アニオン層状化合物の一種である鉄系高温超伝導体と類似の構造をもつニッケル複合アニオン層状化合物を、新たな合成経路で得た。

鉄系高温超伝導体 H-doped SmFeAsO (Sm1111) のデバイ温度をメスバウワ分光測定でも求まるアイソマーシフトの温度変化より求めた。

ワイドギャップ半導体として、25年以上研究されてきた複合アニオン層状化合物LaCuS1-xSexO (La1111)は絶縁体である。La1111へのキャリアドープは、1 at.%の銅欠損に由来する。1 at.%の銅欠損は、バルクとしての縮退伝導を実現する。しかしながら、銅欠損が2 at.%となると、x = 0.5の場合のLa1111は再び絶縁体となった。La1111の熱電変換材料としての評価をJonker plotで行った。