物理学ニュース速報 - 1080889023

78：名無しの物理学徒：2005/08/20(土) 07:55:10: 【物理／高温超伝導】高温超伝導におけるブレイクスルー
http://news18.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1124474650/l50
＜ソース全訳＞
　アバディーン大学の科学者が高温超伝導のメカニズムについて大きなブレイクスルーを成した。
銅とルテニウムを含む新しい化合物の結晶構造研究の結果、高温超伝導に対する価値ある洞察
を得られた。この新しい結果は初めて高温超伝導のメカニズムが結晶格子と実際に結びついて
いることを示した。

　今週発行のNatureに発表された論文によれば、この新しい発見は20年近くにわたって科学者を
悩ませてきた高温超伝導の理論におけるブレイクスルーを導く非常に刺激的なものだ。

　金属は原子の格子からなっている。電子はそれら原子から解離し、格子の中を動き回ることで
金属を電流の良導体としている。金属中の原子は実際には振動している。格子中を動き回る電子
は、振動する原子に衝突し、結果これが電流を減少させることになる。これは電気抵抗として
知られている。超伝導体は電気抵抗を示さず、それ故に電流の損失を受けずにすむことからその
ように呼ばれている。

　化学科のRSEフェローであるAbbie Mclaughlin博士はこの研究を主導しており、次のように説明
している。「我々は未来の技術で重要になるであろう、魅力的な物理的特性を示す物質の化学に
興味を持ってきた。特に興味を持ってきたのは新しい層になった材料の合成で、ある層では磁性を
示し、またある層では超伝導性をしめすというような興味深い特性を持つものだ。これが出来れば
2つの異なった現象がどのように競合しあうのかが観察でき、それ自体が新しい物理の展望を開く
ものになりうる」

　通常の導体と異なり、超伝導体はゼロ電気抵抗を示す。不幸なことに、超伝導は超低温でしか
観察されていない。現在のところ、超伝導が観測された最高温度は-113℃だ。実用的な応用には、
MRIスキャナの超伝導磁石や磁気浮遊列車などがある。

　-238℃以上の温度で超伝導性を示す化合物は「高温超伝導体」として知られている。高温超伝導
については完全な理論は現在のところ存在しない。しかし、いつか最終的な理論が構築され、より
高い温度――室温の可能性も含めて――で電気抵抗がなくなる新しい超伝導材料をデザインすること
が出来るようになるだろうと考えられている。

　Mclaughlin博士は続けた。「これは高パフォーマンスの電気モーターなど、多すぎるほどの技術
的な可能性を生み出すかもしれない。同時に、消費者に電力を運ぶのに超伝導ケーブルを使って
莫大な電力のロスを減らすことも出来るだろう。今は大量のエネルギーが電気抵抗によって失われ
ている」

　送電ケーブルの電気抵抗によるエネルギー損失は1998年のイギリスでは7.4%に上ると報告されている。

　同時に、Mclaughlin博士らによって開発されたこの新しい化合物――銅とルテニウムを含む酸化物
材料――は、他にもさまざまなな有用な特性を示してもいる。はじめに、低温では負の磁気抵抗と
して知られる現象が観測された。この性質を示す材料は磁気をかけることで非常に大きな電気伝導性
の上昇を見せ、現在ではコンピュータのメモリに使われている。

　低温ではこの新しい物質は負の熱膨張率として知られる特性をも示す。ほとんどの物質は熱せられ
ると膨張するが、この新しい物質の場合にはそうではない。負の熱膨張率は非常に珍しいもので、
エレクトロニクスから歯科医術にわたる領域でその実用を見ることが出来る。

　Mclaughlin博士は付け加えた。「この共同研究プロジェクトは高温超伝導の理論に光を照らすこと
を目的としている。我々はまた、この物質の大きな負の磁気抵抗や負の熱膨張率の後ろに潜むメカ
ニズムについてもさらに研究しようと思っており、願わくば、室温で実際に応用できるような新しい
物質をデザインすることも望んでいる」

　この共同研究プロジェクトには極限状態科学センター(Centre for Science at Extreme Conditions/
CSEC)ならびにエディンバラ大学化学科のPaul Attfield教授と、ケンブリッジ大学化学科のFalak
Sher博士を含む。彼らはそれぞれの独自の材料混合の化学をひとつにまとめ、新しい魅力的な特性を
持つ材料を開発、研究している。

今週のNatureで発表された論文の全文はこちらで。
http://www.nature.com/nature/journal/v436/n7052/abs/nature03828.html