東工大,酸化チタンに超電導の発現を発見

東京工業大学は,物質・材料研究機構と共同で,光触媒材料として知られる二酸化チタンの類縁化合物である七酸化四チタン(Ti4O7)とガンマ型の五酸化三チタン(γ-Ti3O5)で超伝導が発現することを発見した(ニュースリリース)。

研究グループは,酸化チタンの多様性に着目し,薄膜形状での組成・結晶構造の制御を試みた。その際,パルスレーザー堆積法を用い,高温・強還元の環境下で酸化チタンの薄膜を合成し,Ti4O7とは異なる酸化チタンを得た。

大型放射光施設SPring-8での高輝度放射光X線回折実験により,得られた酸化チタンが七酸化四チタン(Ti4O7)とガンマ型の五酸化三チタン(γ-Ti3O5)の組成・結晶構造を持つことを明らかにした。また,これらの薄膜の電気抵抗を測定し,極低温で電気抵抗がゼロとなることを見出した。

磁化測定からは完全反磁性も得られており,超伝導が発現していることを明らかにした。特にγ-Ti3O5においては,液体ヘリウム温度(4.2K)を超える7K以下で超伝導が観測されており,安定で安価な酸化物超伝導材料としての応用が期待される。

また,電気を通さない絶縁体のTiO2と組み合わせることでジョセフソン素子形成が可能となり,シリコンを超える高速スイッチング素子材料への適用も期待されるとしている。

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