Bi系高温超伝導体のなかで最も臨界温度（Tc）が高いBi2223相の銀被覆多芯線材は高温超伝導線材実用を牽引している材料でTcは約110 Kです。液体窒素(沸点77 K)や冷凍機といった液体ヘリウム(沸点4.2 K)を用いない冷却方法で利用できるのが特長で、超伝導送電、各種超伝導磁石に用いられているほか、山梨リニア実験線の車両にも搭載されています。この線材のトップメーカーである住友電工社とは15年以上にわたって線材をより広い用途に使えるように高機能化するための共同研究を実施しています。

さらに、2017年度より科学技術振興機構の未来社会創造事業の大規模型プロジェクトにおいて超高分解能NMR装置開発に向けたBi2223線材の超伝導接合開発研究に本格的に取り組んでいます。これまでに世界初のBi2223多芯線材間の超伝導接合形成に成功し1)、超伝導接合の77 Kにおける臨界電流は100 Aを超えています。この成果はこれまでのBi2223超伝導体に関する材料科学的な基礎研究から蓄積された知見を活用して得られたものです。これからもBi2223線材自体の高機能化、Bi2223線材間の超伝導接合特性を向上させる研究をすすめ、高温超伝導技術をより広い分野で利用できるように努めていきます。

MgB2は2001年に本学の秋光研究室においてTc ~40 Kの超伝導体であることが発見された物質で、このTcは金属系超伝導体として最も高い値です。私たちはこの物質の多結晶体における臨界電流特性の決定因子、およびそれを改善する新規手法の開拓に関する研究を超伝導の発見直後より行っており、この数年はMgB2線材の実用化を目指している日立製作所と共同で研究を行っています。最近も、新規ドーパントMgB2C2の合成と臨界電流特性を高める効果の実証3)、B原料の品質によらない前駆体MgB4からの高臨界電流特性MgB2多結晶体の開発など、独自の発想に基づく成果が挙がっています。

以上紹介した研究テーマ以外にも、常磁性物質の磁気異方性を利用した汎用的な結晶配向技術として、永久磁石と低温エタノールを用いた新しい方法を提案しており、高温超伝導体に限らず多様な機能性材料創出につながる新規技術として発展させようとしているほか、密かに新規高温超伝導体の設計と探索にも取り組んでいます。

参考文献