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프닉타이드 산화물

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1. 개요

프닉타이드 산화물은 닉타이드 원소와 산소의 화합물로, 층상 구조를 갖는 경우가 많으며 ZrCuSiAs와 유사한 구조가 일반적이다. 2006년 인을 기반으로 한 철-닉타이드 산화물 계통의 초전도체가 발견된 이후, 닉타이드 산화물에서 초전도 현상에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 특히 2008년에는 최대 55 K의 고온 초전도 현상이 보고되었다. 닉타이드 산화물은 취약하여 초전도 전선 제작 시 분말-튜브 공정을 사용하며, 초전도 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았다.

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프닉타이드 산화물
일반 정보
LaOFeP 결정 구조
'LaOFeP의 결정 구조'
종류물질 분류에 따름
화학식일반식은 LnFePnO. 여기서 Ln은 희토류 원소, Pn은 그룹-V 원소 (프닉토젠)임
관련 물질초전도체
성질
설명산소와 그룹-V 원소를 포함하는 물질 종류
역사
발견1995년: ZrCuSiAs형 구조를 가진 희토류 전이 금속 포스피드 산화물 LnFePO, LnRuPO, LnCoPO 연구
2006년: LaOFeP에서 철 기반 층상 초전도체 발견
2008년: LaO1-xFxFeAs에서 43K의 초전도 현상 발견

2. 구조

많은 닉타이드 산화물이 층상 구조를 이루고 있다.[23] 예를 들어 LaFePO는 La3+02-와 Fe2+P3-가 층을 이루고 있는 구조이다.[19] 이런 구조는 ZrCuSiAs와 비슷하며 이제는 대부분의 닉타이드 산화물의 부모격인 구조로 생각된다.[24]

3. 초전도성

닉타이드 산화물의 초전도는 철과 5족 원소 층에서 나타나는 것으로 보인다. 철-비소 화합물 중에는 산소나 닉토겐(5족 원소)을 포함하지 않는 것도 있다.

3. 1. 비주류 초전도체

인에 기반을 둔 첫 철-닉타이드 산화물 계통의 초전도체는 2006년에 발견되었다.[19] 인이 비소로 치환됨으로써 ''초전도성(초전도 상전이 임계 온도)''의 급격한 증가가 나타났다.[20] 이 발견은 1986년 발견된 구리계 산화물이 그러했듯이 비슷한 화합물의 연구를 촉발시켰다.

2008년에는 화학식이 ReOTmPn인 몇몇 닉타이드 산화물에서 최대 55 K까지 올라가는 고온 초전도가 관찰되었다. (Re : 희토류 원소, Tm : 전이금속 원소, Pn : 비소(As)와 같은 5족 원소)[25]

초전도를 보이는 몇몇 닉타이드 산화물과 그 임계 온도는 다음과 같다.

옥시프닉타이드
물질Tc (K)
LaO0.89F0.11FeAs26[9]
LaO0.9F0.2FeAs28.5[10]
CeFeAsO0.84F0.1641[9]
SmFeAsO0.9F0.143[9]
La0.5Y0.5FeAsO0.643.1[11]
NdFeAsO0.89F0.1152[9]
PrFeAsO0.89F0.1152[12]
GdFeAsO0.8553.5[13]
SmFeAsO~0.8555[14]



자기장을 45 테슬라까지 올린 실험[27][28]들에 따르면 LaFeAsO0.89F0.11의 상계 임계 자기장은 약 64 T 근처인 것으로 생각된다.

닉타이드 산화물은 잘 부스러지기 때문에, 초전도 전선을 만들 경우에는 철제 튜브에 파우더 형태로 넣는 공정을 거쳐서 만들어진다.[29]

닉타이드 산화물에서 초전도가 보이는 원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.

4. 응용

프닉타이드 산화물은 취성이 있기 때문에, 초전도 전선을 형성할 때 분말-튜브 공정(철 튜브 사용)을 사용한다.[17]

참조

[1] 논문 The rate earth transition metal phosphide oxides LnFePO, LnRuPO and LnCoPO with ZrCuSiAs type structure
[2] 논문 Iron-Based Layered Superconductor: LaOFeP
[3] 논문 Superconductivity at 43 K in an iron-based layered compound LaO1−xFxFeAs
[4] 논문 New family of quaternary iron-based compounds superconducts at tens of kelvin
[5] 특허 Magnetic semiconductor material http://www.freepaten[...]
[6] 논문 Chemistry of layered d-metal pnictide oxides and their potential as candidates for new superconductors
[7] 논문 Synthesis, crystal structure and superconductivity of LaNiPO
[8] 논문 Samarium based SmFeAsO1−xFx
[9] 논문 To What Extent Iron-Pnictide New Superconductors Have Been Clarified: A Progress Report
[10] 논문 Potassium fluoride doped LaOFeAs multi-band superconductor: Evidence of extremely high upper critical field
[11] 논문 Superconductivity at 43 K at ambient pressure in the iron-based layered compound La1‑xYxFeAsOy
[12] 논문 Superconductivity at 52 K in iron based F doped layered quaternary compound Pr[O1–xFx]FeAs
[13] 논문 Superconductivity at 53.5 K in GdFeAsO1−δ
[14] 논문 Superconductivity and phase diagram in iron-based arsenic-oxides ReFeAsO1−δ (Re = rare-earth metal) without fluorine doping
[15] 웹사이트 High-temp superconductors pave way for 'supermagnets' http://www.planetana[...] planetanalog 2008-05-29
[16] 논문 Two-band superconductivity in LaFeAsO0.89F0.11 at very high magnetic fields
[17] 논문 Preparation of LaFeAsO0.9F0.1 wires by the powder-in-tube method
[18] 논문 The rate earth transition metal phosphide oxides LnFePO, LnRuPO and LnCoPO with ZrCuSiAs type structure https://archive.org/[...]
[19] 논문 Iron-Based Layered Superconductor: LaOFeP
[20] 논문 Superconductivity at 43 K in an iron-based layered compound LaO1-xFxFeAs
[21] 논문 New family of quaternary iron-based compounds superconducts at tens of kelvin http://ptonline.aip.[...] 2008-12-17
[22] 특허 MAGNETIC SEMICONDUCTOR MATERIAL - Patent EP1868215 http://www.freepaten[...]
[23] 문서 "Chemistry of layered d-metal pnictide oxides and their potential as candidates for new superconductors - topical review" http://dx.doi.org/10[...]
[24] 논문 Synthesis, crystal structure and superconductivity of LaNiPO
[25] 웹인용 Samarium based SmFeAsO1−xFx http://arxiv.org/abs[...]
[26] 문서 http://dx.doi.org/10[...]
[27] 웹인용 High-temp superconductors pave way for 'supermagnets' http://www.planetana[...] planetanalog 2008-05-29
[28] 논문 Two-band superconductivity in LaFeAsO0.89F0.11 at very high magnetic fields http://www.nature.co[...]
[29] 웹사이트 LaFeAsOF wires http://www.iop.org/E[...]



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