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メインコンテンツにスキップ グローバルメニューにスキップ | フッターにスキップ メニューボタン 対象者別 ">入学希望の方">卒業生の方">地域・一般の方">企業・メディアの方">在学生">教職員 探す アクセス Language JP EN TOPニュース・イベント【研究成果発表】高エントロピー合金効果に着目した層状超伝導体の開発に成功https://www.tmu.ac.jp/news/topics/17044.html 2018.04.19 【研究成果発表】高エントロピー合金効果に着目した層状超伝導体の開発に成功 ～層状機能性材料設計の新たなコンセプト～ 報道発表 　首都大学東京　理学研究科物理学専攻の水口佳一准教授の研究グループは、高エントロピー合金(1)型の層を持つ新しい層状超伝導体を発見しました。　この層状超伝導体は、電気が伝導し超伝導が発現するBiS2伝導層と、電気的に絶縁のREO（希土類酸化物）ブロック層（REは希土類）の交互積層構造を持つBiS2系層状超伝導体の一種です。今回新しく開発したコンセプトは、REOブロック層のREをLa、Ce、Pr、Nd、Smの５種類の希土類元素で固溶させ、高エントロピー合金状態にすることです。高エントロピー効果により結晶構造が安定化し、超伝導特性が向上することを発見しました。　今後、高温超伝導体を含めた様々な層状機能性材料にこのコンセプトを応用し、これまでにない機能を有する高エントロピー合金型ブロック層を持った層状機能性材料が開発されることが期待されます。 【研究成果のポイント】・新規超伝導物質を発見・層状物質への高エントロピー合金効果の導入・高エントロピー合金効果による結晶構造安定化と超伝導特性向上の可能性・高エントロピー合金型の層状構造を持つ新規機能性材料開発への期待 研究の背景と経緯 　層状化合物は、二次元的な層状（シート状）の結晶構造を持つ物質であり、異なる種類の層を積層させることで、様々な物質をデザインすることができます。さらに、二次元的な結晶構造は低次元的な電子状態を生じさせるため、高温超伝導(2)などの特異な量子現象の舞台として盛んに研究されてきました。高い超伝導転移温度(Tc)(3)を持つ銅酸化物高温超伝導体では、銅と酸素が作るCuO2面が共通の層状構造として存在し、高温超伝導発現の鍵となりました。同様に、2008年に発見された鉄系超伝導体では、鉄とヒ素が結合したFe2As2層が高温超伝導発現の鍵となり、2012年に私たちが発見したBiS2系超伝導体ではビスマスと硫黄が結合したBiS2層が超伝導発現の舞台となりました。　これらの層状超伝導体は“超伝導状態が発現する層（伝導層）”と“ブロック層(4)”が積層した結晶構造を持っています。　なお、この研究開発は、（独）日本学術振興会の科学研究費補助金（新学術領域J-Physics、基盤研究（B））の助成を受けて行われました。 研究の内容 　今回、本研究グループはBiS2系層状超伝導体のREO0.5F0.5BiS2に着目し、従来１つまたは２つの元素で構成していたREサイトを、La、Ce、Pr、Nd、Smの５元素で固溶した多結晶試料を4種類合成しました。すべての試料において、REサイトのそれぞれのイオンの占有率を10-30％とすることで、近年注目を集める高エントロピー合金と類似の状態をブロック層において実現しました。RE = La0.2Ce0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2とした試料の結晶構造を図１に示します。 図１.　高エントロピー合金型ブロック層を持つREO0.5F0.5BiS2超伝導体の結晶構造。（RE＝La0.2Ce0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2） 図2.  超伝導転移温度と格子定数aの相図 　今回合成した4つのREO0.5F0.5BiS2試料はすべて超伝導転移を示しました。また、固溶させる希土類の比率によって、格子定数a（図１のa軸方向の単位格子の長さ）は異なる値となり、BiS2伝導層のBi-S間結合距離が異なる試料が合成されました。　図2は、従来型および高エントロピー合金型のREO0.5F0.5BiS2における超伝導転移温度と格子定数aの関係を示す相図です。REサイトが１元素または２元素（例えばRE = Ce0.6Nd0.4のような固溶系）からなる従来型試料では、a = 4.03Å（REがCeとPrの中間）より格子定数が大きくなると超伝導が消失します。これは、Bi-S間結合距離が長くなりすぎ、BiS2伝導層の結晶構造が乱れるためだとわかっています。一方、高エントロピー合金型試料では、a = 4.035Åの試料でもTcが3ケルビンの超伝導転移が観測されています。すなわち、高エントロピー合金型ブロック層を持つ試料では、BiS2伝導層の結晶構造の乱れが抑制されている可能性があります。 【用語解説】 （1）高エントロピー合金 一般的な合金は２つ程度の元素で構成される。近年、１つの元素サイトに５種以上の元素を5-35％の占有率で固溶させた合金が高エントロピー合金として定義され、盛んに研究されている。特に、高エントロピー効果により増強する強度や耐久性を利用した構造材料や生体材料の分野において、従来材料にない高性能が実現している。 （2）高温超伝導 超伝導は低温の物質で起こる量子現象で、電子がクーパー対という対を形成することで電気抵抗が消失する現象である。この性質を生かし、超伝導は電力ケーブルや強磁場マグネットなどに応用される。特に、比較的高温（例えば30K以上）で超伝導状態を実現できる物質を高温超伝導物質と呼ぶ。 （3）超伝導転移温度 (Tc) 冷却により物質が常伝導状態から超伝導状態に転移する温度。 （4）ブロック層 電気的に絶縁な層。伝導層（超伝導が発現する層）と交互に積層することで、伝導層に二次元的な電子状態を実現する。 今後の展開 　REOブロック層と類似の構造を持つ層状超伝導体は多く存在するため、高エントロピー合金型ブロック層を持つ様々な層状超伝導体が開発されることが期待されます。特に、高温超伝導体や熱電変換材料などの層状機能性材料にこのコンセプトを応用することで、これまでにない革新的な機能を有する高エントロピー合金型ブロック層を持った層状機能性材料が開発されることが期待されます。 論文の情報 “Superconductivity in REO0.5F0.5BiS2 with high-entropy-alloy-type blocking layers”Ryota Sogabe, Yosuke Goto, Yoshikazu Mizuguchi, Appl. Phys. Express, 11, 053103 (2018), DOI: 10.7567/APEX.11.053102 平成30年4月19日応用物理学会刊行の英文誌「Applied Physics Express」（オンライン版）に掲載。 元のページに戻る 最新のニュース 2024.05.29 お知らせ 【重要】2024年度前期　一般学生　授業料減免申請 追加申請受付について 2024.05.24 お知らせ 【研究発表】一度の激しい運動がその後の身体活動量と体温を下げ体重を増やしてしまう 2024.05.17 お知らせ 【研究発表】溶液と固体の状態で円偏光を発光するキラルな亜鉛錯体の開発に成功－溶液と個体とで円偏光の回転方向が反転　新たな発光デバイスへの応用に期待－ 2024.05.16 お知らせ 【研究発表】過去77年間の小笠原諸島の植生変化を解明 －過去の人為的攪乱の履歴が、生態系の復元可能性に影響－ 2024.05.13 お知らせ 【研究発表】電気を流し、室温強磁性を示す希土類酸化物を発見－スピントロニクス材料としての応用に期待－ Page top 大学について学部・大学院教育の特長研究・産学公連携国際展開・留学学生生活・キャリア入試案内キャンパス・施設案内ニュース・イベントHOT TOPICS教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生教職員 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 ©2024 Tokyo Metropolitan Public University Corporation Follow Us都立大X都立大Channel Open/Close大学についてOpen/Close大学の目的・使命学長メッセージ学長メッセージ ＜メディア＞TMU Vision 2030Open/Close大学概要沿革組織図センター・機構学生数教職員数学則・規則施設概要設置認可申請書等東京都立大学の評価活動について数字で見る東京都立大学動画で見る東京都立大学シンボルマーク大学の校歌Open/Close教育情報の公表大学の教育研究上の目的・３ポリシー教育の3つのポリシー（学部）教育の3つのポリシー（大学院）教育研究上の基本組織アセスメント・ポリシー大学院（専門職大学院を除く）の学位論文審査基準授業に関すること成績評価基準、卒業・修了認定基準等メディア掲載Open/Close学部・大学院人文社会学部法学部経済経営学部理学部都市環境学部システムデザイン学部健康福祉学部Open/Close大学院 研究科・専攻一覧人文科学研究科法学政治学研究科経営学研究科理学研究科都市環境科学研究科システムデザイン研究科人間健康科学研究科大学院分野横断プログラム再編前の学部・大学院Open/Close教育の特長Open/Close革新的なカリキュラム基礎科目群教養科目群基盤科目群キャリア教育・インターンシッププログラム文理の枠を超えた履修推奨科目副専攻グローバル教育教職課程・学芸員養成課程文理教養プログラム学びのスタイル副専攻教職課程・学芸員養成課程教育基盤強化事業Open/Close教育改革推進事業首都大学東京 教育改革推進事業 FD活動都立大の教学IR ~Institutional Research~ベスト・ティーチング・アワードOpen/Close研究・産学公連携Open/Close研究センター、リサーチコア宇宙理学研究センター生命情報研究センター水道システム研究センター子ども・若者貧困研究センターソーシャルビッグデータ研究センター金融工学研究センター水素エネルギー社会構築推進研究センター医工連携研究センター量子物質理工学研究センターエネルギーインテグリティーシステム研究センター島嶼火山・都市災害研究センターコミュニティ･セントリック･システム研究センター言語の脳遺伝学リサーチコアサービスロボットインキュベーションハブリサーチコア（略称：serBOTinQ)高度研究東京都立大学 若手研究者等選抜型研究支援特別栄誉教授等制度・特別招聘教授制度共同研究・受託研究・学術相談・特定研究寄附金知的財産大学等発ベンチャー支援産学公連携スペース TMU Innovation Hub研究力強化推進プロジェクトローカル5G環境を活用した最先端研究都立大の先端研究に迫る傾斜的研究費一覧Open/Closeコンプライアンス・内部統制研究費の不正使用防止に対する取組（相談窓口・通報窓口の案内はこちら）研究活動の不正行為等防止に対する取組（通報窓口の案内はこちら）研究倫理利益相反マネージメント安全保障輸出管理Open/Close国際展開・留学多彩な留学制度／留学プログラムグローバル人材育成についてGlobal Discussion Camp（GDC）国連アカデミック・インパクト外国人留学生支援Open/Close国際交流協定協定校一覧（全学）(250KB)協定校一覧（部局間）(346KB)国際化基本方針国際化推進体制理学部生命科学科　英語課程 英語で学位が取得できるプログラムPickup！都立大の国際化 「東京都立大学ならではの体験ができる交換留学制度――異文化を肌で感じた記憶はその後の人生を変える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事Open/Close学生生活・キャリアOpen/Close学修サポート学生の修学支援主体的学修支援セミナーTA（ティーチングアシスタント）等Open/Close学生サポート学生相談室保健室ダイバーシティ推進室ボランティアセンター保険の加入学生課Open/Close施設の利用図書館連絡バス美術館の無料入場等学生寮などOpen/Closeキャンパスライフ学生広報チームpresents動画クラブ＆サークルFIND YOURSELF AT TMU(2.2MB)都立大生の1日VLOG！理系・文系の学生比べてみたBy朝日新聞YouTubeチャンネル【土佐兄弟の大学ドコイク】Open/Closeキャリア・就職キャリア支援・各種サポートキャリア支援課大学院進学Pickup！キャリア支援 「1年次から履修可能な現場体験型のキャリア授業で、未来の自分を考える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事学費・減免制度・奨学金制度等Open/Close入試案内Open/Close学部入試アドミッション・ポリシー学部入試概要【2024年5月24日更新】外部英語検定試験の利用について（2025年度以降一般選抜）インターネット出願入学者選抜要項・学生募集要項入試Q&A一般選抜の入試結果【2024年5月27日更新】(133KB)多様な選抜の入試結果【2024年4月26日更新】(146KB)募集人員【2023年7月7日更新】(313KB)オープンキャンパス・説明会資料請求・お問い合わせ入学考査料・入学料・授業料Open/Close学部入試制度改正2024年度2025年度2026年度Open/Close大学院入試大学院のシステムアドミッションポリシー大学院入試概要大学院学生募集要項大学院進学後の進路状況入学考査料・入学料・授業料資料請求・お問い合わせ大学案内・大学院案内Open/Closeキャンパス・施設案内キャンパスマップCampus Gallery図書館光の塔牧野標本館交通アクセスエコキャンパス・グリーンキャンパス電力使用状況イベントカレンダー教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 JP EN Follow Us都立大X都立大Channel