(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎａ−Ｈ−Ｃの三元素よりなり，ｘが３．７〜４．０の範囲内にある（ＮａＨ）ｘＣ６０の組成を有し，上記Ｎａ及びＨはＣ６０フラーレンに対しドープされた状態にあることを特徴とする超伝導体。
【請求項２】
ＮａＨとＣ６０フラーレンとを（ＮａＨ）ｘＣ６０におけるｘの値が３．７〜４．０の範囲内となるように，混合し混合物となし，
該混合物を減圧下に加熱することにより，Ｃ６０フラーレンに対してＮａとＨとをドープすることを特徴とするｘの値が３．７〜４．０の範囲にある（ＮａＨ）ｘＣ６０よりなる超伝導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，Ｃ60フラーレンを基本材料とする超伝導体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
フラーレンとは内部に空洞を持つＣ分子であり，炭素原子６０個でできたサッカーボール状のＣ60は，１９７０年に日本人により存在が理論的に指摘され，１９８５年，米国ライス大学の研究グループのＨ．Ｗ．クロトー教授（現在，英国サセックス大学）と米国ライス大学のＲ．Ｅ．スモーリー教授らによって実験室的に合成された。
【０００３】
フラーレンは微量の添加物，少しの操作でその性質が変わり，直接的には，電子素子，光学素子，触媒，医薬などへ，また高分子中へ添加して新しい機能を有するプラスチックの合成を行うなど幅広い応用が期待されている。とりわけ期待されるのが，電子素子や伝導特性を利用した分野である。Ｃ60の単結晶は半導体であるが，ある種のアルカリ金属をドープすると，金属的になったり，超伝導を示すことが知られている。また，関連して有機物との混合物では強磁性を示すものも知られている。
【０００４】
フラーレンＣ60にアルカリ金属をドープした系で，Ｍ3 Ｃ60（Ｍ：アルカリ金属）の組成のものの中に，高い臨界温度Ｔｃをもった超伝導性を示す物質があることが見出され，報告されて以来，多くの研究がなされている。
【０００５】
超伝導体としては，まずＫ3 Ｃ60が発見され，続いて，Ｒｂ3 Ｃ60が発見された。さらにセシウムについても報告がある。ナトリウム，リチウムについては，Ｍ3 Ｃ60（Ｍ：アルカリ金属）の形での超伝導の報告は，現在のところない。ナトリウム，リチウム系については，ＭＩx ＭＩＩy Ｃ６０（ＭＩ，ＭＩＩ：アルカリ金属；ｘ＋ｙ＝３）の形で超伝導を示す物質の報告がある。
【０００６】
本発明は，ナトリウム−Ｃ60系の超伝導物質に関するものである。ナトリウム系については，従来，次に示したような超伝導物質が報告されている。
Ｎａ2 ＲｂＣ60・・・・・・・・・・Ｔｃ＝  ３．５（Ｋ）
Ｎａ2 ＣｓＣ60・・・・・・・・・・Ｔｃ＝１２（Ｋ）
Ｎａ2 Ｃｓ（ＮＨ3 ）4 Ｃ60・・・・Ｔｃ＝２９．６（Ｋ）
Ｎａ2 Ｋ2 （ＮＨ3 ）x Ｃ60・・・・Ｔｃ＝１１（Ｋ）
Ｎａ2 Ｒｂ2 （ＮＨ3 ）x Ｃ60・・・Ｔｃ＝１３（Ｋ）
Ｎａx Ｎy Ｃ60・・・・・・・・・・Ｔｃ＝１３（Ｋ）
【０００７】
上記中，Ｎａx Ｎy Ｃ60以外は，ＭＩx ＭＩＩy Ｃ60（ＭＩ，ＭＩＩ：アルカリ金属；ｘ＋ｙ＝３）の形を基本にした超伝導物質である。即ち，二種のアルカリ金属を含んでいる。この点でみれば，Ｎａx Ｎy Ｃ60を除けば，純粋のナトリウム系超伝導物質とは言いがたい。
【０００８】
Ｎａx Ｎy Ｃ60は，ナトリウム−窒素−Ｃ60の三成分系化合物であり，本発明者らが，１９９３年にすでに報告（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，８７（５）３７５−３７８（１９９３）．）したものである。
【０００９】
ところで，ある種の物質を各々固有の臨界温度ＴC 以下に冷却することにより，直流電気抵抗が０となる超伝導現象が観測されることが従来より知られている。
このような物質，即ち超伝導体を，送電，配電，発電等に用いられる装置に素材として使用することにより，電力の損失が低い装置を得ることができる。また，上記超伝導体より作製した電磁石等を高磁界の発生を必要とする磁気浮上列車，加速器等に使用することもできる。
【００１０】
更に，超伝導体は完全反磁性という性質を有し，この性質を利用することにより効率的な磁気シールドを得ることができる。また，超伝導体は，常に磁気に対する反発力を有することから，アクチュエータ，ベアリング等のメカニカル物品の素材として使用することもできる。
【００１１】
また，超伝導体はジョセフソン効果を有する，これを応用して，高速，高感度のコンピュータ素子，微量磁気を検出可能なＳＱＵＩＤ（超伝導量子干渉計）等の素子の素材として使用することがができる。
【００１２】
本発明は，上記技術背景において，Ｃ60フラーレンを利用した超伝導体を開発すべく鋭意研究した結果なされたもので，資源的に豊富な物質を用い，簡単に製造することができる超伝導体及びその製造方法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，Ｎａ−Ｈ−Ｃの三元素よりなり，ｘが３．７〜４．０の範囲内にある（ＮａＨ）ｘＣ６０の組成を有し，上記Ｎａ及びＨはＣ６０フラーレンに対しドープされた状態にあることを特徴とする超伝導体にある。
【００１４】
本発明の作用につき，以下に説明する。
本発明の超伝導体は，Ｃ60フラーレンに対し，Ｎａ（ナトリウム）及びＨ（水素）をドープすることにより構成されており，優れた超伝導現象を発揮する。
また，本発明は資源的に豊富に存在する物質である，Ｎａ，Ｈを原材料としているため，コスト的にも安価に得ることができる。
【００１５】
次に，上記（ＮａＨ）ｘＣ６０におけるｘの値は３．７〜４．０の範囲内にある。
ｘがこの範囲内の値をとることにより，（ＮａＨ）ｘＣ６０は，特に強い超伝導現象を発揮することができる。
【００１６】
次に，請求項２の発明は，ＮａＨとＣ６０フラーレンとを（ＮａＨ）ｘＣ６０におけるｘの値が３．７〜４．０の範囲内となるように，混合し混合物となし，
該混合物を減圧下に加熱することにより，Ｃ６０フラーレンに対してＮａとＨとをドープすることを特徴とするｘの値が３．７〜４．０の範囲にある（ＮａＨ）ｘＣ６０よりなる超伝導体の製造方法にある。
これにより，特別な装置等を必要とせず，容易に超伝導体を製造することができる。
また，上記のごとき，優れた超伝導現象を発揮することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる超伝導体及びその製造方法，特性等につき，図１，図２を用いて説明する。
本例の超伝導体は，Ｎａ−Ｈ−Ｃの三元素よりなる（ＮａＨ）x Ｃ60の組成を有し，上記Ｎａ及びＨはＣ60フラーレンに対しドープされた状態にある。
【００１８】
次に，上記超伝導体の製造方法につき説明する。
まず，Ｃ60及びＮａＨの所定の化学量を秤量し，混合する。次いで，上記混合物をＥＳＲ石英管に封入し，コックを閉じて外に取出し真空排気し封じきった。上記一連の作業はグローブボックス中において行った。
次に，上記ＥＳＲ石英管を電気マッフル炉にセットし，ゆっくりと２８０℃まで昇温し，その後２８０℃に１時間保持した後，ゆっくり室温まで冷却した。
以上により，本例にかかる超伝導体である（ＮａＨ）x Ｃ60を得た。
【００１９】
次に，本例にかかる超伝導体の特性につき説明する。
まず，以下の測定に供する試料を上述の製造方法に基づき作成した。この時，上記試料の（ＮａＨ）x Ｃ60におけるｘの値が４．０となるよう作製した。
このようにして得られた試料の磁化率を，ＳＱＵＩＤ（超伝導量子干渉計）を用いて測定し，その結果を図１に示した。
【００２０】
同図において，ＦＣと付された測定値は，２Ｇ（ガウス）の定磁場の下で超伝導体を冷却した場合（ｆｉｅｌｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ）の測定結果である。一方，ＺＦＣと付された測定値は，磁場がない状態で超伝導体を冷却した場合（ｚｅｒｏ−ｆｉｅｌｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ）の測定結果である。
なお，図１において，縦軸は磁化率，横軸は温度（Ｋ）である。
【００２１】
同図によれば，ＦＣにおける磁化率は１５Ｋを境として，それ以外の温度において，負の値に転じ，徐々に一定値となっていることが分かる。また，ＺＦＣにおける磁化率は１５Ｋを境として階段状に変化したことが分る。
以上により，上記試料は，常伝導から超伝導への臨界温度ＴC が１５Ｋである，超伝導体であることが分かった。
【００２２】
また，２Ｋ，ＺＦＣにおける磁化率の絶対値より，上記試料はその体積分率において，全体の６５％を超伝導体が占めていることが分かった。即ち，上記試料においては，かなり良質の単一超伝導体相が形成されていることが分かる。
【００２３】
次に，上記試料について，粉末Ｘ線回折パターンを測定し，その結果を図２に示した。同図より知れるごとく，すべての反射ピークは格子定数１４．３５６（３）Åのｆ．ｃ．ｃ（面心立方格子）相に帰属できる。
以上より，上記試料は単一相より形成されていることが分かる。
なお，図２において，星印を付したピークは，試料を載置したＢｅ板に由来するピークである。
【００２４】
また，別の実験により，（ＮａＨ）x Ｃ60におけるｘを種々に変化させた試料についても，上記と同様の測定を行った。その結果，ｘ＝３．７〜４．０の場合に優れた超伝導現象を発揮することが分かった。
また，更に，他の実験により，上記超伝導相中にＨが含まれていることを確認した。
【００２５】
【発明の効果】
上記のごとく，本発明によれば，Ｃ60フラーレンを利用した超伝導体を開発すべく鋭意研究した結果なされたもので，資源的に豊富な物質を用い，簡単に製造することができる超伝導体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例における，本例にかかる試料（ＮａＨ）x Ｃ60の温度と磁化率の関係を示す線図。
【図２】実施形態例における，本例にかかる試料（ＮａＨ）x Ｃ60粉末Ｘ線回折パターンを示す線図。
【図１】
0003776159.tif 000002
【図２】
0003776159.tif 000003