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公開番号2025106515
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-15
出願番号2025065593,2024505479
出願日2025-04-11,2022-08-25
発明の名称常温、常圧超伝導セラミック化合物及びその製造方法
出願人クアンタムエナジーリサーチセンター (キュー-センター),QUANTUM ENERGY RESEARCH CENTRE (Q-CENTRE)
代理人TRY国際弁理士法人
主分類C01B 25/45 20060101AFI20250708BHJP(無機化学)
要約【課題】常温、常圧で超伝導特性を示す超伝導セラミック化合物を提供する。
【解決手段】化学式1で表されるアパタイトの結晶構造を有するセラミック化合物を含むことを特徴とする、超伝導性セラミック化合物である。
<化学式1>
A_aB_b(EO₄)_cX_d
A、E、Xは、アパタイト鉱物を構成する元素であり、Bは、置換体であって、d軌道を有する元素であり、AはPbを含み、BはCuを含み、EはP及びSを含み、XはSまたはOを含み、0<a<10、0<b<10、a+b=10、c=6、0<d≦4である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
化学式１で表される
アパタイトの結晶構造を有する
セラミック化合物を含むことを特徴とする、超伝導性セラミック化合物。
＜化学式１＞
Ａ
ａ
Ｂ
ｂ
（ＥＯ
４
）
ｃ
Ｘ
ｄ
Ａ、Ｅ、Ｘは、アパタイト鉱物を構成する元素であり、
Ｂは、置換体であって、ｄ軌道を有する元素であり、
ＡはＰｂを含み、ＢはＣｕを含み、ＥはＰ及びＳを含み、ＸはＳまたはＯを含み、
０＜
ａ
＜
１０、
０＜
ｂ
＜
１０
、ａ＋ｂ＝１０
、ｃ
＝
６、
０＜
ｄ
≦４である。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記セラミック化合物は、
灰色
または黒色を帯びることを特徴とする、請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項３】
前記セラミック化合物は、温度の変化による磁化率が超伝導特性を示すことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項４】
前記セラミック化合物は、磁場の変化による磁化率が超伝導特性を示すことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項５】
前記セラミック化合物は、温度の変化による電流－電圧特性が超伝導特性を示すことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項６】
前記セラミック化合物は、磁場の変化による電流－電圧特性が超伝導特性を示すことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項７】
前記セラミック化合物の温度の変化による抵抗－温度特性が超伝導特性を示すことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項８】
前記セラミック化合物
は、
結晶構造内の空き空間の間に入る
Ｃｕを含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項９】
前記セラミック化合物は、基板上に形成された薄膜内に分布することを特徴とする, 請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。
【請求項１０】
前記セラミック化合物は、インゴットまたは粉末の形態であることを特徴とする, 請求項１に記載の超伝導性セラミック化合物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、常温、常圧超伝導セラミック化合物及びその製造方法に関し、より詳細には、常温、常圧で超伝導特性を示す超伝導セラミック化合物及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
現代は電気、電子の時代と呼ばれるほどに、電子を扱う技術においてはものすごい進歩を重ねてきた。その根源的な面は、もちろん、発電、送電、配電をベースとする電力の十分な供給にあり、電力を貯蔵することができる媒体である一次電池、二次電池及び無線電力送受信の技術にまで発展し、現代のものすごい発展を成し遂げる原動力となった。
【０００３】
しかし、最近台頭した環境、エネルギーの問題に対する代案の準備、及び半導体の高集積化／高密度化により生じる効率低下の問題などを解決する課題は、根源的に既存の銅、金のような低抵抗物質の使用により解決してきた方式を新たに代替／解決する物質を探さなければならないということに至った。
【０００４】
それに対するアプローチとして関心を集めた分野が高温超伝導分野であり、これは、１９８６年、ベドノルツ（Ｂｅｄｎｏｒｚ）及びミューラー（Ｍｕｌｌｅｒ）が、古典的な理論であるＢＣＳ理論の臨界温度の限界よりも高い臨界温度（Ｔｃ）を有する超伝導性物質の新しい部類を発表し、固体物理学コミュニティを驚かせた［Ｂｅｄｎｏｒｚ，ｅｔａｌ，ＺＰｈｙｓＢ６４，１８９（１９８６）］。これらの物質は、緩衝剤陽イオンによって分離された酸化銅層からなるセラミックである。ベドノルツ及びミューラーの元の化合物（ＬＢＣＯ）において、緩衝剤陽イオンはランタン及びバリウムである。彼らの作業によって鼓舞されたポール・チュー（ＰａｕｌＣｈｕ）は、緩衝イオンがイットリウム及びバリウムである類似の物質を合成した。この物質はＹＢＣＯであり、液体窒素の沸点（７７Ｋ）を超えるＴｃを有する最初の超伝導体である［Ｗｕ，ｅｔａｌ，ＰｈｙｓＲｅｖＬｅｔｔ５８，９０８（１９８７）］。
【０００５】
それと類似の転機を設けた報告の中で、最高の臨界温度の上昇は、１５５ＧＰａの圧力で硫化水素が示す２０３．５Ｋと知られている。［Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｔ２０３ｋｅｌｖｉｎａｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｓｉｎｔｈｅｓｕｌｆｕｒｈｙｄｒｉｄｅｓｙｓｔｅｍ．Ｎａｔｕｒｅ５２５，７３（２０１５）。］
【０００６】
その後にも、類似の物質を用いた関連研究が進められて、臨界温度が上昇し続け、２０２０年に常温に近い１５℃の臨界温度を有する超伝導物質も報告されたが、２６７ＧＰａの非常に高い圧力を要求しており、相対的に圧力を下げようとする努力を重ねた結果、２０２１年には、１８６ＧＰａの圧力を加えたとき、約零下５℃で超伝導特性を示すものが報告されたが、このような方式で実生活に応用するのは難しいと考えられる（ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｒｏｏｍ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＿ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）。
【０００７】
その理由は、このような硫化水素系列や、イットリウム超水素化物の実験結果により、学界でも常温超伝導体に対する期待が大きいのが事実であるが、２６７ＧＰａや１８６ＧＰａは、大気圧（１ａｔｍ）の約２０万倍前後に該当する圧力であり、重量に換算すると、１ｃｍ
２
の面積に２７００トン以上が加えられているもので、これ自体で産業的に利用することはほとんど不可能であると見られる。
【０００８】
そのため、常温だけでなく常圧でも使用可能な超伝導物質の開発が必要であり、これは、硫化水素やイットリウム超水素化物系列ではない、言い換えると、高圧が必要でない物質であってこそ、その応用性が高くなり、産業全般に利用可能性が高まると考えられる。
【０００９】
本発明者らは、既に出願した発明において、３１３Ｋの臨界温度を有する常温常圧超伝導物質が少量含まれた物質を開示したことがあるが、これは、磁気的特性及びＭＡＭＭＡの分析を通じて、超伝導物質が含まれた事実は確認したが、含まれた量が少ないため、超伝導特有の電気的特性を、十分ではないが確認したことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする第一の技術的課題は、常温、常圧で超伝導特性を示す超伝導セラミック化合物を提供することである。
（【００１１】以降は省略されています）

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