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研究内容
超伝導研究とその歴史

下の図は1911年のオンネスによる超伝導発見以来の超伝導転移温度の上昇の歴史を示しています。

1957年のバーディーン、クーパー、シュリーファーによるBCS理論の成功は、量子現象のマクロレベルでの出現という超伝導の驚くべき本質を見事に説明しました。

しかしその一方で、BCS理論の枠内であるかぎり、その超伝導転移温度は40K (-233℃) を越えないであろうという残念な予測も導き出されました。 (この温度は「BCSの壁」と呼ばれました。)そして実際、その後30年間は、多くの研究者の努力にも関わらず、この予測を越えるような超伝導体は見つかりませんでした。

ところが1986年、ベドノルツとミュラーにより銅を含む酸化物が 30K (-243℃) という転移温度を示すという驚くべき報告が発表され、世界中で一斉に銅酸化物超伝導体の研究が始まりました。そしてそのわずか 3か月後には、Y系と呼ばれる銅酸化物において、転移温度はついにBCSの壁を打ち破り 92K (-181℃) という温度にまで到達したのです。下の図を見ても銅酸化物超伝導体の発見がいかに驚くべき発見であり、この分野の研究者にどれほどの衝撃を与えたかを想像していただけると思います。

ちなみに、現在の転移温度の最高記録はHg系の銅酸化物において150K (-123℃) (高圧下)となっています。

転移温度の変遷

(左図)
超伝導転移温度(Tc)の上昇の歴史。 1986年のTc=30K(-244℃)の酸化物の発見から一気に 研究がすすみ、わずか3ヶ月後にはTc=92K(-181℃)の 物質が発見された。 (現在のTcの最高記録は160K(-113℃、高圧下)である。)

超伝導の応用
従来、超伝導は絶対零度付近で起こる稀な現象であったため、 その研究対象としての興味は純粋に学問的領域に限られていました。 ところが液体窒素温度(77K、-196℃)で使用可能な高温超伝導の発見は、 実用可能な材料物質としての超伝導の可能性を大きく広げることとなり、 すでに以下のような分野で応用への研究が進められています。

  1. 交通(リニアモーターカー、超伝導船)
  2. 医療(MRI=磁気断層撮影装置)
  3. エネルギー(超伝導送電ケーブル、エネルギー貯蔵装置)
  4. デバイス(超伝導薄膜、超高速コンピューター)

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