物質の新状態解明で超伝導の新乗り物誕生!?東北大学がフラーレン超伝導体の転移温度を最大にする条件を解明!!


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物質の状態は「気体」「液体」「固体」の3つを学校で学びますが、実際には15以上の状態が存在します。そんな物質の状態の謎を解き明かす画期的発見がありました。

東北大学のコスマス・プラシデス教授らによる研究グループは、フラーレン超伝導体の超伝導転移温度が最大になる条件を明らかにしました。

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研究グループは、これまでの研究で、炭素原子60個からなる分子「フラーレン」を構成単位とする物質が、分子性物質の中で最高の転移温度38K(ケルビン)を示すことを発見しています。ただし、超伝導転移温度や磁性絶縁体から超伝導への転換などの顕著な物性はすべて高圧下のみで観測されるため、詳細な電子状態の解明は未解決のまま残されていました。

今回の研究では、Cs3-xRbxC60という組成の化合物の合成に初めて成功し、磁性絶縁体から超伝導への転換を常圧の状態で実現することに成功しました。その結果、38Kという高温の転移温度を持つ超伝導体では、分子の特性と固体の特性が均衡しているため、通常の金属状態とは異なり、ヤーン・テラー金属と呼ばれる特殊な状態を形成していることが明らかになりました。

超伝導自体の存在は知られていましたが、-243.2℃という超低温状態でなければ発現しないため取り扱いが非常に難しいものでした。しかしヤーン・テラー金属では、-135℃という高温においても超伝導を引き起こすことができるため、はるかに簡単に超伝導状態を生み出すことができることになります。

この技術を応用すれば、絶縁体、超伝導体、金属や磁石の性質を有した素材を作り出すことが可能となります。超伝導体は抵抗なしに電荷を運ぶことができるため、どこまで送電しても電気ロスがない効率的な電気システムや物体を浮かせる性質から空飛ぶ自動車や電車(リニアモーターカーのようなもの)をつくりだせる可能性があります。

今回の研究成果は、新しい分子性超伝導の開発を後押しすると期待されています。

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