【本学研究者情報】

〇金属材料研究所　教授　淡路智
　　　　　　　　助教　岡田達典
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 新材料設計指針により銅酸化物高温超伝導材料YBa₂Cu₃O_y^注１)の薄膜線材を創製し世界最高の超伝導臨界電流密度150 MA/cm²(1億 5000万アンペア/平方センチメートル)を達成。

• 本研究で創製したYBa₂Cu₃O_y薄膜線材は、18テスラ^注2)の高磁場下においても、すべての超伝導材料の中で最も高い超伝導臨界電流密度を達成。

• 磁場下で高い超伝導臨界電流が必要な核融合発電、高度医療診断装置、高度分析機器やリニアモーターカーなどの更なる高性能化?低コスト化?コンパクト化が期待される。

【概要】

　成蹊大学大学院理工学研究科 三浦正志教授(JST創発的研究支援事業?創発研究者、米国ロスアラモス国立研究所?長期客員研究員)は、東京大学 大学院総合文化研究科 前田京剛教授のグループ、大学院工学系研究科 加藤康之助教、山梨大学 關谷尚人准教授、ファインセラミックスセンター 加藤丈晴博士のグループ、東北大学 淡路智教授のグループ、ロスアラモス国立研究所 B. Maiorov博士とL. Civale博士と共に、図1に示す新材料設計指針である『磁束ピン止め点^注３)制御』と『キャリア密度^注４)制御』の融合により銅酸化物高温超伝導材料YBa₂Cu₃Oy(Y₁₂₃)の薄膜線材を創製し、すべての超伝導材料の中で最も高い世界最高の超伝導臨界電流密度150 MA/cm?を液体ヘリウム沸点温度(?269℃)で達成しました。また、本指針により鉄系超伝導材料BaFe₂(As_1-xP_x)₂^注５)の薄膜においても世界最高級の超伝導臨界電流密度を達成し、種類の異なる超伝導材料への有効性を確認しました。

本研究成果は、英国科学誌Nature系の専門誌「NPG Asia Materials」(オンライン: 2022年10月21日)に掲載されました。

【用語解説】

注１）銅酸化物高温超伝導材料YBa₂Cu₃O_y
1987年にアラバマ大学のマウケン?ウー博士とヒューストン大学のポール?チュウ博士により発見された超伝導材料。超伝導転移温度は、95ケルビン(摂氏マイナス178℃)に達する。

注２）テスラ
磁場(磁束密度)の強さを表し、Tで表記される。

注３）磁束ピン止め点
磁場下の超伝導体内には、量子化された磁束(量子化磁束)が侵入する。この量子化磁束は、超伝導に流れる超伝導電流と磁場によるローレンツ力(電磁場中で運動する荷電粒子が受ける力)を受け、超伝導体内を運動するため、この運動により超伝導電流が流れにくくなる。そこで、超伝導電流向上を目的に、量子化磁束の運動を抑制(ピン止め)するために導入する非超伝導相のことを磁束ピン止め点とよぶ。

注４）キャリア密度
体積あたりの電荷キャリアの個数である。銅酸化物高温超伝導YBa₂Cu₃O_yや鉄系超伝導BaFe₂(As_1-xP_x)₂のキャリアは、ホール(物質中で正の電荷を運ぶ担体として振る舞う)である。

注５）鉄系超伝導材料BaFe₂(As_1-xP_x)₂
2008年に東京工業大学の細野秀雄 栄誉教授のグループにより発見された鉄を含む一連の超伝導体群(鉄系超伝導体)の一つでAeFe₂As₂(Aeはアルカリ土類金属)を母相とした超伝導体。BaFe₂(As_1-xP_x)₂の最高超伝導転移温度は、31ケルビン(摂氏マイナス242℃)に達する。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学金属材料研究所　教授　淡路 智
TEL：022-215-2151
E-mail：awaji*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学金属材料研究所　情報企画室広報班
TEL：022-215-2144
E-mail：press.imr*grp.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）