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化合物超伝導体及びその製造方法 コモンズ

国内特許コード P110003962
整理番号 BE060P13
掲載日 2011年7月4日
出願番号 特願2007-034143
公開番号 特開2008-195582
登録番号 特許第4885001号
出願日 平成19年2月14日(2007.2.14)
公開日 平成20年8月28日(2008.8.28)
登録日 平成23年12月16日(2011.12.16)
発明者
  • 宮川 仁
  • 金 聖雄
  • 細野 秀雄
  • 平野 正浩
  • 小濱 芳允
  • 阿竹 徹
  • 川路 均
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 化合物超伝導体及びその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】室温超伝導体を開発するための有力な方策は、これまでとは異なる視点から材料
を見つめ、新たな超伝導化合物を見出し、超伝導化合物の系を拡げていくことである。
【解決手段】化学式[Ca24Al2864]4+・2[xO2-+2yA+2{1-(x+2y)
}e] (Aはケージに包接された、OH、O又はOのいずれか1種以上、0≦
x+2y≦0.5)で示されるマイエナイト型結晶構造を有する化合物であることを特徴
とする化合物超伝導体。化学式が[Ca24Al2864]4+・2[xO2-+2yA] (Aは
ケージに包接された、OH、O又はOのいずれか1種以上、0≦x≦1、y=1
-x) で示されるマイエナイト型結晶構造を有する化合物を磁性イオンが含有されない方
法で調製し、該化合物のケージに包接されたO2-及びAの合計(x+2y)の50原子
%以上を電子で置換することにより作成できる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


1911年に水銀の超伝導現象が発見されて以来、今日までに超伝導を示す様々な化合
物が見出され、超伝導磁石や磁気センサ(SQUID)として実用化されている。特に、近年、
ペロブスカイト型銅酸化物化合物群で超伝導転移温度Tcが100Kを超える超伝導化合
物が見出され(非特許文献1)、室温超伝導体実現の可能性が高まり、精力的な研究開発
が進められている(非特許文献2、3)。



この結果、ペロブスカイト型銅酸化物化合物群に加えて、MgB2 (Tc=39K) (非特許
文献4)、Sr2RuO4 (Tc=0.93K) (非特許文献5)、Na0.3CoO2・1.3H2
(Tc=5K) (非特許文献6) などの新たな超伝導化合物が見出され、超伝導を示す化合物
群は広がったが、いまだ室温超伝導体の発見には至っていない。



室温超伝導実現には、超伝導を示す新しい化合物群の更なる発見が必要である。こうし
た化合物群の一つの候補がエレクトライド化合物群であり、その中でも、熱的及び化学的
に安定な12CaO・7Al23(以下C12A7)エレクトライドが重要である。マイエナイ
ト型結晶構造を有するC12A7結晶は、CaOとAl23の2成分系の相平衡図に見ら
れる安定な化合物で、アルミナセメントの構成成分として、広く実用化されている。



本発明者らは、活性酸素種を包接するC12A7化合物及びその製造方法に関する発明
(特許文献1)や高濃度の活性酸素種を含むC12A7化合物単結晶と、気泡の無いC1
2A7単結晶を育成するFZ法に関する発明(特許文献2)を特許出願している。



他に、活性酸素種を包接するC12A7化合物の製造方法としては、非晶質のカルシウ
ムアルミネートを原料に用い、酸素分圧4×104Pa以上の雰囲気下にniおいて、1
100℃以上、溶融温度以下に加熱する方法(特許文献3)、高温下で高い酸素イオン伝
導性を有する基板上に酸素ラジカル含有カルシウムアルミネート粉末を用いて溶射する方
法(特許文献4)、カルシア源、アルミナ源、シリカ源を混合し、次に、加熱して、カト
アイト構造を経由し、マイエナイト構造を有する無機化合物を製造する方法(特許文献5
)が知られている。



処理前物質であるC12A7単結晶をCa金属蒸気又はTi金属蒸気中で熱処理すること
により、C12A7中に電子を高濃度で包接することができる。本発明者らは、C12A
7に高濃度の電子を包接する方法に関する発明について特許出願している(特許文献6)
。より高温で熱処理が可能であり、熱処理時間が短縮できること、及び酸素・電子置換の
結果、試料表面に形成されるTiOが酸素イオン伝導体であり、置換反応がより進行す
る観点から、Ti金属蒸気処理の方が、Ca金属蒸気処理より優れている(特許文献7)



また、本発明者らは、高い電気伝導性を有するC12A7及び同型結晶化合物及びその
製造方法(特許文献8)や導電性マイエナイト型化合物の製造方法(特許文献9~12)
に関する発明を特許出願した。



【非特許文献1】
J.G.Bednorz and K.A.Muller Z. Phys. B64, 189(1986)
【非特許文献2】
津田惟雄、那須奎一郎、藤森敦、白鳥紀一 改訂版「電気伝導性酸化物」,p350-452,裳華房(1993)
【非特許文献3】
前川禎通, 応用物理 75, 17(2006)
【非特許文献4】
J.Nagamatsu, N.Nakagawa, T.Muranaka, Y.Zenitani and J.Akimitsu, Nature 410, 63(2001)
【非特許文献5】
Y.Maeo, H.Hashimoto, K.Yoshida, S.Nishizawa, T.Fujita, J.G.Bednorz, F.Lichyenberg, Nature 372, 532(1994)
【非特許文献6】
K.Takada, H.Sakurai, E.Takayama-Muromachi, F.Izumi, R.A.Dilanian, and T.Sasaki,Nature 422, 53(2003)
【特許文献1】
特開2002-3218号公報
【特許文献2】
特開2003-040697号公報
【特許文献3】
特開2003-226571号公報
【特許文献5】
特開2005-35858号公報
【特許文献4】
特開2006-83009号公報
【特許文献6】
再公表2005-000741号公報
【特許文献7】
PCT/JP2006/322991
【特許文献8】
特開2005-314196号公報
【特許文献9】
特開2006-327894号公報
【特許文献10】
WO2005/077859A1
【特許文献11】
WO2006/129674A1
【特許文献12】
WO2006/129675A1

産業上の利用分野


本発明は、マイエナイト(MAYENITE)型結晶構造を有する化合物からなる超伝導体及びそ
の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
化学式[Ca24Al2864]4+・2[xO2-+2yA+2{1-(x+2y) }e] (A
はケージに包接された、OH、O又はOのいずれか1種以上、0≦x+2y≦0
.5)で示されるマイエナイト型結晶構造を有する化合物であることを特徴とする化合物
超伝導体。

【請求項2】
化学式が[Ca24Al2864]4+・2[xO2-+2yA] (Aはケージに包接された、O
、O又はOのいずれか1種以上、0≦x≦1、y=1-x) で示されるマイエ
ナイト型結晶構造を有する化合物を磁性イオンが含有されない方法で調製し、該化合物の
ケージに包接されたO2-及びAの合計成分量(x+2y)の50原子%以上を電子で置
換することを特徴とする請求項1に記載した化合物超伝導体の作成方法。

【請求項3】
前記化合物がフローテングゾーン法(FZ法)で調製した単結晶であることを特徴とする請
求項2に記載した化合物超伝導体の作成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007034143thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO/SORST 透明酸化物のナノ構造を活用した機能開拓と応用展開 領域
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