JP5626991B2 - 固相反応で合成したＦｅＴｅ１−ｘＳｘ化合物の超電導化方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄系超電導体の超電導特性の向上に関する。更に詳しくは、固相反応で合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物の超電導特性の向上に関する。

２００８年初頭、東工大の細野教授のグループにより、鉄系超電導体が発見された。この発見を契機に、類似化合物に超電導体が次々と見出され、この鉄系超電導体は、新しい高温超電導体の鉱脈と期待されている。この鉄系超電導体では、鉄ヒ素、鉄リン、鉄セレンなどが作る二次元構造が超電導の起源と考えられている。そのため、これまで発見された鉄系超電導体のほとんどが、ヒ素やリン、セレンなど、毒性の強い元素を含んでいる。鉄系超電導体を応用していくためには、毒性の少ない元素で構成された新超電導体を見出すことが望まれていた。

一方、ＦｅＴｅは、ＦｅＳｅなどの鉄系超電導体と類似構造を持つにも係わらず、反強磁性磁気秩序が邪魔して超電導を示さない。そこで、発明者らはこれまでに、ＳをドープしたＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物を固相反応で合成し、反強磁性磁気秩序は消失するものの超電導は出現しない、いわば、磁性体と超電導体の間に位置する物質を得ることに成功している。

更に、発明者らは、この物質が、７０℃までの温度に加熱したイオン交換水中に保持すると超電導が発現することを見出した。しかしながら、この超電導の発現はわずかであり、さらなる超電導特性の向上が望まれている。

特開２０１０−１１１５１７号公報

ＡＣＴＡ ＣＨＥＭＩＣＡ ＳＣＡＮＤＩＮＡＶＩＣＡ ８，１９２７， １９５４． ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｂ８１，２１４５１０（２０１０）.

本発明は、このような実情に鑑み、固相反応で合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物の超電導特性のさらなる向上を目的とする。

発明１の超電導特性の向上方法は、固相反応で合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物の超電導特性を向上させる方法であって、酒類に浸漬することを特徴とする。

発明２の超電導特性の向上方法は、浸漬する酒類の温度が凝固点〜沸点の温度範囲であることを特徴とし、使用する酒類がワイン、ビール、日本酒、ウイスキー、焼酎、あるいはこれ以外のエタノールを含有する酒であることを特徴とする。

発明３の超電導特性の向上方法は、浸漬する酒類の温度が凝固点〜沸点の温度範囲であることを特徴とする。

発明４の超電導特性の向上方法は、浸漬する酒類の保持時間が１秒〜１年であることを特徴とする。

固相反応で合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物は、合成したままの状態では超電導を全く示さない。これを７０℃に加熱したイオン交換水に浸漬すると、２４時間後に超電導特性が、僅かに向上し、鉄系超電導物質となる。この状態を基準にして、温イオン交換水を、加熱した酒類に同じ浸漬条件で浸漬すると超電導特性が最大で７倍近く向上する効果が得られた。

酒類としては、通常の市販品でよく、浸漬温度は、凝固点〜沸点までが最適である。これ以上の温度では、酒類中のエタノールの蒸気圧が高くなり一定の浸漬条件が得られない。また、これ以下の温度では、酒類の凝固が開始するのと、反応性が著しく低下する。浸漬時間は、1秒から１年が好ましく、更に好ましくは１時間から1ヶ月であり、最もこのましいのは１日から７日である。１秒以内だと反応が十分に進まず、１年以上では、効果が飽和するので好ましくない。

ＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物の合成は以下の方法で行った。
出発原料にＦｅ， Ｔｅ， ＴｅＳを用い、組成比がＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ （ｘ＝０．２）になるように秤量して、グラインドせずに混合し、石英ガラス管に真空封入し、電気炉にて６００℃で１０時間焼成した。炉冷後、得られた原料はメノウ乳鉢を用い粉末状にグラインドし、ペレット状に加圧成型したのち石英ガラス管に真空封入し、電気炉にて６００℃で１０時間焼成した。出発原料に使用したＴｅＳは組成比をＴｅＳになるように秤量して、グラインドせずに混合し、石英ガラス管に真空封入し、電気炉にて５００℃で８時間焼成した。
原料に使用したＦｅ，Ｔｅ，Ｓ材料は、以下のものを使用した。
Ｆｅ：（株）高純度化学研究所製のＦｅ粉末であって、純度９９．９％以上、平均粒径１５０μｍの粒子。
Ｔｅ：（株）高純度化学研究所製のＴｅ粉末であって、純度９９．９％， 平均粒径１５０μｍの粒子。
Ｓ：（株）高純度化学研究所製のＳ粉末であって、純度９９％以上。

浸漬に使用した酒類は、以下の市販品を使用した。
（１）赤ワイン（商品名：ボンマルシェ、メルシャン社製、アルコール度数：１１％）
（２）白ワイン（商品名：ボンマルシェ、メルシャン社製、アルコール度数：１１％）
（３）ビール（商品名：アサヒスーパードライ、アサヒビール製、アルコール度数：５％）
（４）ウイスキー（商品名：山崎シングルモルト、サントリー製、アルコール度数：４０％）
（５）日本酒（商品名：一人娘、山中酒造製、アルコール度数：１５．５％）
（６）焼酎（商品名：果実酒の季節、宝酒造製、アルコール度数：３５％）

浸漬方法は以下の方法で行った。
赤ワイン、白ワイン、ビール、ウイスキー、日本酒、焼酎を２０ｍｌスクリュー管瓶に個別に１０ｍｌずつ入れ、合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物を浸漬し、恒温庫にて７０℃で１日加熱した。

固相反応で合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物は、合成直後そのままの状態では超電導を示さない。７０℃に加熱した酒類に浸漬した後、試料の磁化率を測定することにより、超電導体積率を見積った。酒類に浸漬した全ての試料で超電導体積率がイオン交換水-エタノール溶液(エタノール：０−１００容量％)に浸漬した場合に比較し増大することが確認された。酒類中で超伝導体積率が最も低い焼酎でも２倍以上の効果が得られた。最も高いのは赤ワインであり、赤ワインに浸漬した試料では６−７倍も超電導体積率が高く、顕著に超電導特性が向上したことを示した。

比較例

イオン交換水、エタノールおよびそれらの混合溶液に、固相反応で合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物を浸漬し、試料の磁化率を測定することにより、超電導体積率を見積った。その結果、試料の超電導体積率はエタノール濃度にほとんど依存せず８％前後と低かった。

もちろん、この出願の発明は、以上の実施例によって限定されるものではない。細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。

この出願の発明により、超電導特性の向上方法として酒類を使用した方法が提供される。この出願の発明は超電導物質開発の新しい手法を提供するものであり、これまでに報告されている超電導物質全般への応用が期待できると考えられる。酒類は本実験に使用したものに限定されず、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。

ＦｅＴｅ結晶構造を示す模式図である。ＦｅとＴｅからなる層が積み重なった構造を取り、Ｔｅの一部をＳで置換することによりＦｅＴｅ_１-ｘＳ_ｘが作成される。作成したＦｅＴｅ_0.8Ｓ_0.2試料は、粉末Ｘ線解析により、模式図で示す結晶構造であることを確認した。 ７０℃、２４時間、酒類に浸漬した試料の超電導体積率である。イオン交換水―エタノールにおける超電導体積率は低く、アルコール濃度にほとんど依存しなかった。イオン交換水―エタノールにおける実験結果を基準にするため超電導体積率の平均値を１とし直線を引いた。

Claims (4)

1. 固相反応で合成したＦｅＴｅ_１−ｘＳ_ｘ化合物の超電導特性を向上させる方法であって、酒類に浸漬することを特徴とする超電導特性の向上方法。
2. 請求項１の超電導特性の向上方法であって、使用する酒類がワイン、ビール、日本酒、ウイスキー、焼酎、あるいはこれ以外のエタノールを含有する酒であることを特徴とする
   超電導特性の向上方法。
3. 請求項１の超電導特性の向上方法であって、浸漬する酒類の温度が凝固点〜沸点の温度範囲であることを特徴とする超電導特性の向上方法。
4. 請求項１の超電導特性の向上方法であって、浸漬する酒類の保持時間が１秒〜１年であることを特徴とする超電導特性の向上方法。