JPH02137723A - 酸化物超電導体 - Google Patents
酸化物超電導体Info
- Publication number
- JPH02137723A JPH02137723A JP63289984A JP28998488A JPH02137723A JP H02137723 A JPH02137723 A JP H02137723A JP 63289984 A JP63289984 A JP 63289984A JP 28998488 A JP28998488 A JP 28998488A JP H02137723 A JPH02137723 A JP H02137723A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide superconductor
- rare earth
- perovskite
- alkali
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は酸化物超電導体に係り、液体ヘリウム温度（４
Ｋ）以上の温度で利用するのに好適な超電導体に関する
。
Ｋ）以上の温度で利用するのに好適な超電導体に関する
。
ペロブスカイト構造およびぺ“ロブスカイト関連構造（
以下、総称としてペロブスカイトと略す）を基本構造と
する酸化物超電導体としては、これまでに。
以下、総称としてペロブスカイトと略す）を基本構造と
する酸化物超電導体としては、これまでに。
（ｉ）
（ｎ）
（ｎｉ）
（ｉｖ ）
（Ｖ）
Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏｉ −８＋
ＢａＰｂ１−ｘＢｔｘｏ３＋
Ｌａ２−ｘｓｒｘｃｕｏ＊＋
Ｂａ２ＹＣｕ３０７−８゜
（Ｂｉ、Ｔｌ）２Ｓｒ２Ｃａ、Ｃｕ、Ｏｙなどが、主と
して知られている。上記化合物および関連のペロブスカ
イト超電導体の結晶構造は、中心原子（Ｔ ｉ 、 Ｂ
ｉ 、 Ｃｕ ）に対する酸素原子の立体配置の観点
から、以下の三つに大別される。
して知られている。上記化合物および関連のペロブスカ
イト超電導体の結晶構造は、中心原子（Ｔ ｉ 、 Ｂ
ｉ 、 Ｃｕ ）に対する酸素原子の立体配置の観点
から、以下の三つに大別される。
■へ面体六配位のクラスターが、三次元的に頂点共有し
て結晶構造の骨格を形成する。（ｉ）および（ｎ）がこ
の範鴫に属する。
て結晶構造の骨格を形成する。（ｉ）および（ｎ）がこ
の範鴫に属する。
■へ面体六配位のクラスターが二次元的に頂点共有して
形成する平面が、結晶の基本骨格を形作る。（■）がこ
の型に分類される。
形成する平面が、結晶の基本骨格を形作る。（■）がこ
の型に分類される。
■上記例（ｉｖ ）に代表されるように、ピラミッド型
置配位のクラスターが頂点共有して形成する二次元面、
および、平面四配位のクラスターが頂点共有して形成す
る一次元鎖が基本骨格を形成する。
置配位のクラスターが頂点共有して形成する二次元面、
および、平面四配位のクラスターが頂点共有して形成す
る一次元鎖が基本骨格を形成する。
■ピラミッド型置配位のクラスターが二次元的に頂点共
有して形成する平面が、結晶の基本骨格を形作る。（Ｖ
）がこの型に属する。
有して形成する平面が、結晶の基本骨格を形作る。（Ｖ
）がこの型に属する。
しかし、希土類元素を含むペロブスカイトで型■に属す
る超電導体はこれまでに知られていない。
る超電導体はこれまでに知られていない。
ただし、液体ヘリウム温度以上では超電導を示さないこ
とが報告されているか、もしくは、低温での抵抗率測定
がなされていないために超電導特性については未知であ
るかのいずれかであるが、型■に分類される希土類元素
を含むペロブスカイトはこれまでにいくつか知られてい
る。
とが報告されているか、もしくは、低温での抵抗率測定
がなされていないために超電導特性については未知であ
るかのいずれかであるが、型■に分類される希土類元素
を含むペロブスカイトはこれまでにいくつか知られてい
る。
−例えば、 Ｓｍ２−ｘｓｒｌ＋ｘｃｕ２０ｇ −８
（０，７≦Ｘ≦０．９）、Ｅｕ２−ｘｓｒｌ＋ｘｃｕｚ
ｏｓ −ｓ （０，６≦Ｘ≦０．９）、Ｇ４−ｘｓｒ
１＋ｘＣｕｚＯｓ−８（０，７≦Ｘ≦０．９）、Ｌａ、
−ｘｓｒ、＋ｘｃｕｚｏＧ−８（０≦Ｘ≦１）、Ｌａ１
．ｇＣａ、、□Ｃｕ、Ｏ，Ｂ、 などがずげられる、これら化合物に関する記載は、シー
・ミシェル アンド ビー・ラボ−、レビュー ド キ
ミー ミネラーレ（Ｃ、Ｍ １ｃｈａｌ ａｎｄＲａｖ
ｅａｕ、 Ｒｅｖｕｅ ｄｅ Ｃｈｉｍｉｅ ｍ１ｎｅ
ｒａｌｅ）、 ２１（１９８４）４０７．エヌ・ゲニン
ビー・ラボ−エトアル、マテリアルズ リサーチ ビ
ュリテイン（Ｎ、Ｎｇｕｙｅｎ、 Ｂ、Ｒａｖｅａｕ
ｅｔ ａｌ、、 Ｍａｔ。
（０，７≦Ｘ≦０．９）、Ｅｕ２−ｘｓｒｌ＋ｘｃｕｚ
ｏｓ −ｓ （０，６≦Ｘ≦０．９）、Ｇ４−ｘｓｒ
１＋ｘＣｕｚＯｓ−８（０，７≦Ｘ≦０．９）、Ｌａ、
−ｘｓｒ、＋ｘｃｕｚｏＧ−８（０≦Ｘ≦１）、Ｌａ１
．ｇＣａ、、□Ｃｕ、Ｏ，Ｂ、 などがずげられる、これら化合物に関する記載は、シー
・ミシェル アンド ビー・ラボ−、レビュー ド キ
ミー ミネラーレ（Ｃ、Ｍ １ｃｈａｌ ａｎｄＲａｖ
ｅａｕ、 Ｒｅｖｕｅ ｄｅ Ｃｈｉｍｉｅ ｍ１ｎｅ
ｒａｌｅ）、 ２１（１９８４）４０７．エヌ・ゲニン
ビー・ラボ−エトアル、マテリアルズ リサーチ ビ
ュリテイン（Ｎ、Ｎｇｕｙｅｎ、 Ｂ、Ｒａｖｅａｕ
ｅｔ ａｌ、、 Ｍａｔ。
Ｒｅｓ、Ｂｕｌｌ、）、１５ （１９８０）８９１．エ
ヌ・ゲニン ビー・ラボ−エトアル、マテリアルズ リ
サーチ ビュリティン（Ｎ、Ｎｇｕｙｅｎ。
ヌ・ゲニン ビー・ラボ−エトアル、マテリアルズ リ
サーチ ビュリティン（Ｎ、Ｎｇｕｙｅｎ。
Ｂ、Ｒａｖｅａｕ ｅｔ ａｌ、、 Ｍａｔ、Ｒｅｓ、
Ｂｕｌｌ、 ）。
Ｂｕｌｌ、 ）。
１７ （１９８２）５６７、ジエイ・ビー・トランス
エトアル、ブイジカル レピューレターズ（Ｊ 、 Ｂ
、Ｔｏｒｒａｎｃｅ ａｔ ａｌ、、 Ｐｈｙｓ、 Ｒ
ｅｖ。
エトアル、ブイジカル レピューレターズ（Ｊ 、 Ｂ
、Ｔｏｒｒａｎｃｅ ａｔ ａｌ、、 Ｐｈｙｓ、 Ｒ
ｅｖ。
Ｌｅｔｔ、Ｌ ６０ （１９８８）５４２、などに見ら
れる。
れる。
いずれにせよ、希土類元素を含み、かつ、ピラミッド型
置配位のクラスターが結晶の基本骨格を形成するペロブ
スカイト超電導体は見い出されていない。本発明の目的
は、上記同条件を満たす超電導体を合成することにある
。
置配位のクラスターが結晶の基本骨格を形成するペロブ
スカイト超電導体は見い出されていない。本発明の目的
は、上記同条件を満たす超電導体を合成することにある
。
以下の説明は本発明にかかる銅ペロブスカイトに限定す
る。
る。
酸化物超電導体においては、その超電導機構は十分には
解明されていない。しかし、化合物中の銅原子の２価・
３価の混合原子価状態が、超電導機構において重要な役
割を果たしていることが漠然と知られている。しかし、
銅の混合原子価状態は超電導現象にとって必要であるが
十分ではない。
解明されていない。しかし、化合物中の銅原子の２価・
３価の混合原子価状態が、超電導機構において重要な役
割を果たしていることが漠然と知られている。しかし、
銅の混合原子価状態は超電導現象にとって必要であるが
十分ではない。
たとえば前記Ｌａ、ｘＳｒ、＋ｘＣｕ２Ｏ６−８では、
一部３価の銅が存在することが実験事実より知られてい
るが、超電導特性を示さないこともまた良く知られてい
る。
一部３価の銅が存在することが実験事実より知られてい
るが、超電導特性を示さないこともまた良く知られてい
る。
酸化物超電導体にとってもう一つの重要な因子として、
ａ−ｂ面内の格子定数を挙げることができる。例えば、
超電導特性を示す Ｌａ２−ｘｓｒｘｃｕｏｌ、Ｂａ、ＹＣｕ３０７−８で
は、ａｂ面内の格子定数はそれぞれ３．７８，３．８２
人であり、超電導特性を示さない Ｌ ａ２−ｘｓｒｌ＋ｘｃｕ２０６−８の３．８６人と
比較して十分短い。
ａ−ｂ面内の格子定数を挙げることができる。例えば、
超電導特性を示す Ｌａ２−ｘｓｒｘｃｕｏｌ、Ｂａ、ＹＣｕ３０７−８で
は、ａｂ面内の格子定数はそれぞれ３．７８，３．８２
人であり、超電導特性を示さない Ｌ ａ２−ｘｓｒｌ＋ｘｃｕ２０６−８の３．８６人と
比較して十分短い。
（Ｌｎ、Ｍ）、Ｃｕ、０．４ （Ｌ ｎ ：希土類元素
、Ｍ：アルカリおよびアルカリ土類金属）の一般式で表
現される化合物のうち、Ｌｎ＝Ｌａよりイオン半径の小
さい希土類元素、もしくは、Ｍ＝Ｓｒよりイオン半径の
小さいアルカリ・アルカリ土類元素を含む化合物では、
ａ ＝ ｂ面内の格子定数が、既存のペロブスカイト超
電導体と同程度かもしくはそれより短いことが期待され
る。以上のことは、本発明にかかる銅ペロブスカイトに
おいても、超電導現象が観察されることを十分予測され
る。
、Ｍ：アルカリおよびアルカリ土類金属）の一般式で表
現される化合物のうち、Ｌｎ＝Ｌａよりイオン半径の小
さい希土類元素、もしくは、Ｍ＝Ｓｒよりイオン半径の
小さいアルカリ・アルカリ土類元素を含む化合物では、
ａ ＝ ｂ面内の格子定数が、既存のペロブスカイト超
電導体と同程度かもしくはそれより短いことが期待され
る。以上のことは、本発明にかかる銅ペロブスカイトに
おいても、超電導現象が観察されることを十分予測され
る。
Ｌａよりイオン半径の小さい希土類元素のうち、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｔｂは四価を取りうるので除外され。
Ｐｒ、Ｔｂは四価を取りうるので除外され。
Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃはイオン半径が小さすぎて結晶
構造が安定に保たれないので除外される。
構造が安定に保たれないので除外される。
Ｓｒよりイオン半径の小さいアルカリ・アルカリ土類金
属のうち、Ｍｇｗ Ｂｅ、Ｌｉもイオン半径が小さすぎ
るので、除外される・つまり・（Ｌｎ、Ｍ）、Ｃｕ、０
．４で表現される化学式にライて、Ｌｎ＝Ｌａ、Ｎｄ、
Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ。
属のうち、Ｍｇｗ Ｂｅ、Ｌｉもイオン半径が小さすぎ
るので、除外される・つまり・（Ｌｎ、Ｍ）、Ｃｕ、０
．４で表現される化学式にライて、Ｌｎ＝Ｌａ、Ｎｄ、
Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ。
Ｄｙｌ Ｈｏ、Ｅｒ＊ Ｙ、および、Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ。
Ｎａが構成元素として考えられる。これらの元素の組合
せは多数考えられるが、合成される化合物中のａ−ｂ面
内の平均格子定数は前述したように３．８２Å以下であ
ることが望ましい。この条件が満たされていれば、構成
元素の組合せに関しては何等の制約も課されない。また
、ＳｒおよびＬａよりイオン半径の大きな元素であって
も格子定数に有意な増大をもたらせない程度であれば、
結晶中に含まれてもよい。したがって、一つの化合物中
に複数の希土類元素および複数のアルカリ・アルカリ土
類元素が含まれてもよい。
せは多数考えられるが、合成される化合物中のａ−ｂ面
内の平均格子定数は前述したように３．８２Å以下であ
ることが望ましい。この条件が満たされていれば、構成
元素の組合せに関しては何等の制約も課されない。また
、ＳｒおよびＬａよりイオン半径の大きな元素であって
も格子定数に有意な増大をもたらせない程度であれば、
結晶中に含まれてもよい。したがって、一つの化合物中
に複数の希土類元素および複数のアルカリ・アルカリ土
類元素が含まれてもよい。
また、δの範囲は−０，１より大きく０．１より小さく
なければならない。Ｘがこの範囲を越えると、銅原子口
りに酸素が配位して形成するピラミッド装置配位のクラ
スターが四配位もしくは六配位となって、結晶の基本的
対称性が崩れるからである。
なければならない。Ｘがこの範囲を越えると、銅原子口
りに酸素が配位して形成するピラミッド装置配位のクラ
スターが四配位もしくは六配位となって、結晶の基本的
対称性が崩れるからである。
以下に本発明の実施例を挙げ、さらに詳細に説明する。
まず、酸化第二銅（Ｃｕｂ）、希土類元素源として酸化
ネオジウム（Ｎｄ２Ｏ６）、酸化サマリウム（ＳｆｉＩ
２Ｏ６）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ６）、アルカリ
土類元素源として炭酸カルシウム（ＣａＣ○、）、炭酸
ストロンチウム（Ｓ ｒ ＣＯｓ ）、アルカリ金属元
素源として過酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ６）を化学式Ｌ
ｎ１．ｆＭ１１Ｃｕ２０゜（Ｌｎ：希土類元素、Ｍ：ア
ルカリもしくはアルカリ土類金属）に従って混合した。
ネオジウム（Ｎｄ２Ｏ６）、酸化サマリウム（ＳｆｉＩ
２Ｏ６）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ６）、アルカリ
土類元素源として炭酸カルシウム（ＣａＣ○、）、炭酸
ストロンチウム（Ｓ ｒ ＣＯｓ ）、アルカリ金属元
素源として過酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ６）を化学式Ｌ
ｎ１．ｆＭ１１Ｃｕ２０゜（Ｌｎ：希土類元素、Ｍ：ア
ルカリもしくはアルカリ土類金属）に従って混合した。
次に、各混合粉末を空気中で、９００℃で１２時間仮焼
した後炉冷した。仮焼粉を粉砕・混合したのち錠剤に成
型し、酸素気流中もしくは１０気圧酸素中で１０１５℃
、１０時間加熱した後炉冷または液体窒素中へ急冷した
。ただし、アルカリ金属を含む試料については、アルカ
リ金属の選択的蒸発を防ぐために銀パイプ中に封入して
反応させた後、酸素中で４００℃、１０分間焼鈍した。
した後炉冷した。仮焼粉を粉砕・混合したのち錠剤に成
型し、酸素気流中もしくは１０気圧酸素中で１０１５℃
、１０時間加熱した後炉冷または液体窒素中へ急冷した
。ただし、アルカリ金属を含む試料については、アルカ
リ金属の選択的蒸発を防ぐために銀パイプ中に封入して
反応させた後、酸素中で４００℃、１０分間焼鈍した。
Ｘａ回折パターンの結果から、合成された相はいずれも
Ｌａ２ＳｒＣｕ２Ｏ６型ペロブスカイ］・構造であり、
ａ−ｂ面内の格子定数が３．８２Å以下であることが確
認された。また、電！ｉ滴定により銅の平均原子価を求
め、化合物中の酸素含有料を概算した。直流磁化率の測
定から超電導臨界温度および超電導の体積分率を求めた
。
Ｌａ２ＳｒＣｕ２Ｏ６型ペロブスカイ］・構造であり、
ａ−ｂ面内の格子定数が３．８２Å以下であることが確
認された。また、電！ｉ滴定により銅の平均原子価を求
め、化合物中の酸素含有料を概算した。直流磁化率の測
定から超電導臨界温度および超電導の体積分率を求めた
。
表に全ての試料について、組成１合成条件、オンセット
Ｔｃ（磁化率が負を示しはじめる温度）、ファイナルＴ
ｃ（磁化率が負の一定の値を示しはじめる温度）、試料
中の完全反磁性を示した部分の体積分率、を合わせて示
した。高温から急冷した試料はいずれも超電導特性を示
さなかった。ファイナルＴｃは低いもので３２Ｋ、高い
もので８４にであった。オンセットＴｃは高いもので１
４２にであったが、常伝導状態での抵抗率は著しい半導
体的変化を示した。
Ｔｃ（磁化率が負を示しはじめる温度）、ファイナルＴ
ｃ（磁化率が負の一定の値を示しはじめる温度）、試料
中の完全反磁性を示した部分の体積分率、を合わせて示
した。高温から急冷した試料はいずれも超電導特性を示
さなかった。ファイナルＴｃは低いもので３２Ｋ、高い
もので８４にであった。オンセットＴｃは高いもので１
４２にであったが、常伝導状態での抵抗率は著しい半導
体的変化を示した。
表
〔発明の効果〕
本発明によれば、希土類元素を含み、かつ、ピラミッド
装置配位のクラスターが結晶の基本骨格を形成するペロ
ブスカイト超電導体を合成することができる。
装置配位のクラスターが結晶の基本骨格を形成するペロ
ブスカイト超電導体を合成することができる。
Claims (4)
- １．見かけの化学式が（Ｌｎ，Ｍ）＿３Ｃｕ＿２Ｏ＿６
＿−＿δ（Ｌｎ：希土類元素、Ｍ：アルカリおよびアル
カリ土類金属）で表現される酸化物超電導体。 - ２．結晶構造が，化学式Ｌａ＿２ＳｒＣｕ＿２Ｏ＿６＿
−＿δで表わされる酸素欠損型ペロブスカイト構造と等
価であることを特徴とする請求項１記載の酸化物超電導
体。 - ３．ａ−ｂ面内での平均格子定数が、３．８２Å以下で
あることを特徴とする請求項１または２記載の酸化物超
電導体。 - ４．δの範囲が−０．１より大きく０．１より小さいこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の酸
化物超電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289984A JPH02137723A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 酸化物超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289984A JPH02137723A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 酸化物超電導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137723A true JPH02137723A (ja) | 1990-05-28 |
Family
ID=17750274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63289984A Pending JPH02137723A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 酸化物超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02137723A (ja) |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63289984A patent/JPH02137723A/ja active Pending
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