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2025-01-24 03:59:00
東京メトロポリタン大学の研究者は、鉄、ニッケル、ジルコニウムを組み合わせて新しい超伝導材料を作成し、型にはまらない超伝導に関連する「ドーム型の」相図を発見しました。彼らの調査結果は、高温の超伝導体に関する洞察を提供し、最先端の技術のための高度な材料の開発を導くことができます。 （アーティストの概念。）クレジット：ScitechDaily.com
学生プロジェクトは、多結晶鉄 – ニッケル – ジルコニドの超伝導性を発見しました。
東京メトロポリタン大学の研究者は、画期的な新しい超伝導材料を特定しました。鉄、ニッケル、ジルコニウムを特定の比率で組み合わせることにより、鉄とニッケルの割合がさまざまな、新しい遷移金属ジルコニドを合成しました。
純粋な鉄ジルコニドとニッケルジルコニドは超伝導を示しませんが、新しい混合物は超伝導特性を示し、型破りな超伝導体の特徴的な「ドーム型」相図を形成します。この発見は、広範なアプリケーションを持つ可能性のある高温の超伝導材料の検索における重要な前進を表しています。
超伝導体は、医療イメージングデバイスの超伝導磁石、MAGLEV列車、送電ケーブルなどの高度な技術にすでに不可欠です。ただし、現在の超伝導体には、通常、約4ケルビンが非常に低い温度に冷却が必要であり、実用性が制限されています。研究者は、特に液体窒素がクーラントとして液体ヘリウムを置き換えることができる77ケルビンの重要な閾値の近くで、より高い温度でゼロの電気抵抗を達成する材料を発見することに焦点を当てています。
型破りな超伝導体を発表します
良いニュースは、2008年に発見された鉄ベースの超伝導体のように、有望な候補者が登場し始めたことです。高温の超伝導性が、十分に確立された理論的枠組みに従う「従来の超伝導体」のメカニズムとは異なるメカニズムに従うことがますます明らかになっています。 、特にBCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer）理論。特に、磁気要素を備えた材料、または「磁気秩序」を示す材料は、「型破りな超伝導」の出現にとって重要であると明らかになり始めました。
（a）チームの新しい素材の結晶構造。 （b）鉄とニッケル比の関数としての繰り返し単位細胞（格子定数）の長さ。 （c）磁化、比熱、抵抗率のための鉄とニッケル比の関数としての遷移温度。これらはすべて同じドームのような形状を示しています。クレジット：東京メトロポリタン大学
現在、東京メトロポリタン大学のミツギチ准教授が率いる研究者チームは、磁気要素を含む新しい超伝導材料を考案しました。彼らは、鉄、ニッケル、ジルコニウムの多結晶合金が超伝導特性を示すことを初めて示しました。
不思議なことに、鉄ジルコニドとニッケルジルコニドの両方は、結晶の形では超伝導していません。学部生のプロジェクトとして始まった実験では、チームはアーク融解と呼ばれる方法を使用して鉄、ニッケル、およびジルコニウムを異なる比率で組み合わせ、結果として得られる合金が四角遷移金属ジルコニドと同じ結晶構造を持っていることを確認しました。有望な超伝導材料。
格子定数、または繰り返し細胞の長さも、鉄とニッケルの比とともにスムーズに変化することがわかりました。重要なことに、彼らは超伝導遷移温度が上昇し、再び落ちた組成の領域を見つけました。この「ドームのような」形式は、型破りな超伝導性の有望な特徴です。
磁気の挙動と将来の可能性
さらなる実験により、ニッケルジルコニドの磁化が磁気移動様の異常を示すことが確認され、他の材料で提案されている磁気秩序から生じる型破りな超伝導との間に密接な関係が示唆されました。
彼らは、型破りな超伝導性を研究するための新しいプラットフォームが、そのメカニズムの理解に、そして次世代の超伝導デバイスのための最先端の素材の実用的な設計に新しい侵入を刺激するかもしれないことを望んでいます。
Reference: “Superconducting properties and electronic structure of cual2-type transition-metal zirconide fe1-xnixzr2” by Ryunosuke Shimada, Giovanzi TomassuCCi, Aichi Yamashita, Akira Miura, Chikako Moriyoshi, Naurang L. Saini and Yoshikazu Mizuguchi, 7 November 2024, Journal of Alloys and Compound。
doi：10.1016/j.jallcom.2024.177442
この作業は、JSPS-Kakenhi助成金番号23KK0088、TMUの緊急将来社会の研究プロジェクト、および東京政府が推進する研究助成金（H31–1）によってサポートされました。
#科学者は型破りな特性を持つ新しい超伝導体を発見します