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技術 フェムト秒パルスレーザーを使用した導体格子振動減衰法による超電導体の製造方法

出願人 森山茂
発明者 森山茂
出願日 2008年1月15日 (12年11ヶ月経過) 出願番号 2008-005685
公開日 2009年7月30日 (11年4ヶ月経過) 公開番号 2009-170211
状態 未査定
技術分野 重金属無機化合物(I) 超電導ディバイスとその製造方法 レーザ(2) 超電導導体及びその製造方法
主要キーワード パルス力 超導電体 レーザー発信器 状態温度 一定温度条件 複合導体 フェムト秒パルスレーザー 非導電体
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図面 (8)

課題

非導電体焼結又は形成することなく、超伝導体を製造する方法を提供するものである。

解決手段

格子振動をする導体原子に対して、フェムト秒パルスレーザー照射する第1パルスレーザーと、原子に対して180度反対方向からも上記第1パルスレーザーに対して、同位相のフェムト秒パルスレーザーを照射する第2パルスレーザーとからなる一対のフェムト秒パルスレーザーを導体原子に照射し格子振動を減衰させることによる、超電導体形成方法である。

概要

背景

現在までの超電導体の製造方法は大きく2種類がある。1つ目は導電体の回りを液体窒素で覆って、導電体自身が極低温度(−196℃)になるようにして格子振動をほぼ停止状態にして、超電導を実現する方法。2つ目は複数の異なった格子振動を有する導電体、又は非導電体焼結又は形成し、形成後の格子振動が極力小さくなるようにする方法(特開平8−295515号公報(特許文献1))があるが、常温超電導は実用化に至っていない。
特開平8−295515号公報

概要

非導電体を焼結又は形成することなく、超伝導体を製造する方法を提供するものである。格子振動をする導体原子に対して、フェムト秒パルスレーザー照射する第1パルスレーザーと、原子に対して180度反対方向からも上記第1パルスレーザーに対して、同位相のフェムト秒パルスレーザーを照射する第2パルスレーザーとからなる一対のフェムト秒パルスレーザーを導体原子に照射し格子振動を減衰させることによる、超電導体の形成方法である。

目的

しかしながら、今までの超電導体の製造方法については、複数の材料を焼成、形成しなければならなかった。もしくは液体窒素が必要で常温での取り扱いが困難であった。
本発明は、上記従来の問題に鑑み成されたもので、非導電体を焼結又は形成することなく、超伝導体を製造する方法を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

格子振動をする導体原子に対して、フェムト秒パルスレーザー照射する第1パルスレーザーと、原子に対して180度反対方向からも上記第1パルスレーザーに対して、同位相のフェムト秒パルスレーザーを照射する第2パルスレーザーとからなる一対のフェムト秒パルスレーザーを導体原子に照射する事により、レーザー振動共振コヒーレント)した導体原子の格子振動を打ち消し、導体原子の格子振動を極めて少なくして電気導電性を大きくする事を特徴とするフェムト秒パルスレーザーを使用した導体格子振動減衰法による超電導体の製造方法。

請求項2

上記一対の第1・第2パルスレーザーをn対(nは正の整数)設ける事を特徴とする請求項1記載のフェムト秒パルスレーザーを使用した導体格子振動減衰法による超電導体の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、格子振動する導体原子フェムト秒パルスレーザー照射し、超電動体として使用できるようにした導体格子振動減衰法による超電導体の製造方法。

背景技術

0002

現在までの超電導体の製造方法は大きく2種類がある。1つ目は導電体の回りを液体窒素で覆って、導電体自身が極低温度(−196℃)になるようにして格子振動をほぼ停止状態にして、超電導を実現する方法。2つ目は複数の異なった格子振動を有する導電体、又は非導電体焼結又は形成し、形成後の格子振動が極力小さくなるようにする方法(特開平8−295515号公報(特許文献1))があるが、常温超電導は実用化に至っていない。
特開平8−295515号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、今までの超電導体の製造方法については、複数の材料を焼成、形成しなければならなかった。もしくは液体窒素が必要で常温での取り扱いが困難であった。
本発明は、上記従来の問題に鑑み成されたもので、非導電体を焼結又は形成することなく、超伝導体を製造する方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、格子振動をする導体原子に対して、フェムト秒パルスレーザーを照射する第1パルスレーザーと、原子に対して180度反対方向からも上記第1パルスレーザーに対して、同位相のフェムト秒パルスレーザーを照射する第2パルスレーザーとからなる一対のフェムト秒パルスレーザーを導体原子に照射するようにしたフェムト秒パルスレーザー照射による超電導体の形成方法である。

0005

第2に、上記一対の第1・第2パルスレーザーをn対(nは正の整数)設ける事を特徴とするフェムト秒パルスレーザーを使用した導体格子振動減衰法による超電導体の製造方法である。

発明の効果

0006

互いに格子振動をする導体原子に対して180度反対方向から、同位相の一対の第1・第2フェムト秒パルスレーザーを照射する事により、レーザー振動共振コヒーレント)した導体原子の格子振動を極めて少なくし、これにより電気導電性を大きくする。

0007

第2に、一対の第1・第2フェムト秒パルスレーザーを、n対(nは正の整数)設けることにより、導体原子の格子振動をよりいっそう少なくし、電気導電性をさらに高める。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下に図1から図7に示した本発明、フェムト秒パルスレーザーによる単一又は複合導体原子の格子振動減衰法による超電導体の製造方法について詳細を説明する。

0009

図1は導体原子にフェムト秒パルスレーザーを照射した状態を示す図、図2単一原子導電体の常温任意温度における格子振動の様子を示す図、図3、4 は第1・第2フェムト秒パルスレーザー2、7の波形を示す図、図5は第1フェムト秒パルスレーザー2を照射した時の導体原子に加わる,パルス力の方向を示す図、図6は第1フェムト秒パルスレーザー2を照射時の導体原子の格子振動状態を示す図。図7は第1・第2フェムト秒パルスレーザー2、7を照射時の導体原子の格子振動状態を示す図である。

0010

図1において導体原子1が一定の状態温度において単振動をしているので、これに第1フェムト秒パルスレーザー2を照射し、導体原子の格子振動を同パルスレーザー2に共振(コヒーレント)させる。その後第1パルスレーザー2より180度反対方向から第2フェムト秒パルスレーザー7を導体原子に照射し、第1パルスレーザー2に共振した格子を第2パルスレーザー7により相殺す機構を表している。電源6からの電力を、レーザー発信器5へ供給し第1フェムト秒パルスレーザー2を発生させる。レーザーは反射ミラー4により方向を変え、レンズ3により集光される。そして第1フェムト秒パルスレーザー2となり、第1レーザー2は原子1の表面に照射される。第1フェムト秒パルスレーザー2の振動数は1テラヘルツ(10の15条回/秒)、振幅は数ミリ〜数W(ワット)である。第1レーザー2に対して180度反対方向から、第2フェムト秒パルスレーザー7を単一原子に照射する。レーザー電源11からの電力を、レーザー発振器10へ供給し、反射ミラー9により方向を変え、レンズ8により集光される。第1レーザー2に対して、第2レーザー7は、原子に対して180度反対方向から照射するのが特徴である。

0011

図2において導体原子は一定温度条件下では単振動をしている。これはその振動状態を表している。X12は導体原子の格子振動の縦方向変位量を示し数式1で表す。図中Y13は格子振動の横方向(時間軸)の変位量を示し、数式2で表す。通常温度条件時の導体原子の格子振動を表している。

0012

0013

0014

図3においては単振動する導体原子の上方より照射する第1フェムト秒パルスレーザー2のパルスの形状を表している。第1フェムト秒パルスレーザー2のパルス幅14は50〜500/10の15乗秒である。レーザーの強さ15は数ミリW(ワット)〜数W程度である。第1パルスレーザー2の周期16は1テラビット/秒、すなわち1秒間に10の12乗回発振する。これにより単原子の格子に第1フェムト秒パルスレーザー2を照射すれば、格子は共振して振動する。

0015

図4においは第1フェムトパルスレーザー2に共振した導体原子の格子に対して180度反対方向から照射する第2フェムト秒パルスレーザー7のパルスの形状を示す。図1中の第1フェムト秒パルスレーザー2に対して図1中の第2フェムト秒パルスレーザー7は180度反対方向の為、図4図3に対して180度反対方向に描いてある。図4の第2フェムト秒パルスレーザー7のパルス幅18は50〜500/10の15乗秒である。レーザーの強さ18は数ミリW(ワット)〜数W程度である。第2パルスレーザー7の周期19は1テラビット/秒、すなわち1秒間に10の12乗回発振する。

0016

図5は導体原子1に加わる、上下180度異なる位置から照射される第1・第2フェムト秒パルスレーザー2,7のパルスの強さの状態を表す。導体原子上方からの第1パルスレーザー2の強さ20は数ミリW〜数W程度である。これに対して導体原子下方からの第2パルスレーザー7の強さ21も同じく数ミリW〜数W程度である。原子1の位置を基準にしている為、縦軸(強さ)、横軸(時間)に対して第1パルスレーザー2、第2パルスレーザー7は上下、左右対象となり、強さも振幅22も周期23も一致している。お互いに相殺する関係にある。これにより、あらかじめ第1パルスレーザー2で共振(コヒーレント)させた導体格子を第2パルスレーザー7により減衰する事ができる。
図6は導体原子が格子振動している状態時に、原子1の上方から第1パルスレーザー2を照射した時の格子振動の状態図であり、導体原子1の格子振動は第1パルスレーザー2の振動に共振(コヒーレント)する。縦軸X24は格子振動の振幅である。横軸Y25は時間を示す。図3の第1パルスレーザー2の形にほぼ共振している。

0017

図7は導体原子1に第1パルスレーザー2を照射時に原子下方(第1レーザー2に対して180度対象位置)から第2パルスレーザー7を照射した時の単原子の格子振動の状態を示す。縦軸X26は格子振動の振幅である。横軸Y27は時間を示す。導体原子の格子振動は、第1・第2パルスレーザー2、7照射前に比較して、減衰又は極めて少なくなる。

0018

導体原子の格子振動が電気抵抗の主たる原因である。この格子振動を上記第1・第2パルスレーザー2、7照射により減衰又は極めて少なくなすることができ、これによって導体原子の電気抵抗が少なくなり超伝導体とすることができる。

0019

上記実施例においては、第1・第2フェムト秒パルスレーザーを導体原子に対して180度対向して一対設けるようにしたが、n対(nは正の整数)に設けることにより、導体原子の格子振動を更に一段と減衰又は極めて少なくすることが可能となり、導体原子の電気抵抗をよりいっそう低減することができる。

0020

本発明の導体原子の超導電体の製造方法として利用できる。

図面の簡単な説明

0021

導体原子に第1・第2フェムト秒パルスレーザーを照射した状態を示した説 明図である。(実施例1)
導体原子の常温任意温度における格子振動の様子を示した説明図である。
第1フェムト秒パルスレーザー2の波形の様子を示した説明図である。
第2フェムト秒パルスレーザー7の波形の様子を示した説明図である。
第1・第2フェムト秒パルスレーザー2、7を照射した時の導体原子に加わる、パルス力の方向の様子を示した説明図である。
第1フェムト秒パルスレーザー2を照射した時の導体原子の格子振動状態を示す説明図である。
第1・第2フェムト秒パルスレーザー2、7を照射時の導体原子の格子振動状態を示す説明図である。

符号の説明

0022

1導体原子
2 第1フェムト秒パルスレーザー
集光レンズ
4反射ミラー
5レーザー発振器
6レーザー電源
7 第2フェムト秒パルスレーザー
8 集光レンズ
9 反射ミラー
10 レーザー発振器
11 レーザー電源
12 導体原子の格子振動の縦方向変位量
13 格子振動の横方向(時間軸)の変位量
14 第1フェムト秒パルスレーザーのパルス幅
15 第1レーザーの強さ
16 第1パルスレーザーの周期
17 第2フェムト秒パルスレーザーのパルス幅
18 第2レーザーの強さ
19 第2パルスレーザーの周期
20 導体原子上方からの第1パルスレーザーの強さ
21 導体原子下方からの第2パルスレーザーの強さ
22振幅
23 周期
24 格子振動の振幅
25 時間
26 格子振動の振幅
27 時間

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