超伝導コバルト三水和物の合成

Synthesis of Superconducting Cobalt Trihydride.

• Miriam Peña-Alvarez
• Bin Li
• Liam C Kelsall
• Jack Binns
• Philip Dalladay-Simpson
• Andreas Hermann
• Ross T Howie
• Eugene Gregoryanz

抄録

高温高圧X線回折実験と第一原理計算により、Co-H系を調べた。水素媒体中で元素コバルトを圧縮すると、33GPaでfcc水素化コバルト(CoH)と二無水コバルト(CoH2)が観測された。水素マトリックス中のCoH2を75GPaで800K以上の温度にレーザー加熱すると、原始的な構造を持つ三水和コバルト(CoH3)が生成する。密度汎関数理論計算により、CoH3の安定性を支持した。この相は18GPa以上の圧力では熱力学的に安定であり、臨界温度Tcとして23K以下では超伝導体になると予測されている。理論的には、この相は11GPa以上の圧力で減圧しても動的に安定であり、最大Tcは30Kであると予測されている。

The Co-H system has been investigated through high-pressure high-temperature x-ray diffraction experiments combined with first principles calculations. On compression of elemental cobalt in a hydrogen medium, we observe fcc cobalt hydride (CoH) and cobalt dihydride (CoH2) at 33 GPa. Laser heating CoH2 in a hydrogen matrix at 75 GPa to temperatures in excess of 800 K, produces cobalt trihydride (CoH3) which adopts a primitive structure. Density functional theory calculations support the stability of CoH3. This phase is predicted to be thermodynamically stable at pressures above 18 GPa and to be a superconductor below 23 K as critical temperature, Tc. Theory predicts that this phase remains dynamically stable upon decompression above 11 GPa where it has a maximum Tc of 30 K.