鉄系超伝導体（Ｂａ，Ｋ）Ｆｅ２Ａｓ２における粒界特性の特異性を発見～多結晶でも高性能な高温超伝導体の創製に道～
科学技術振興機構（JST）令和６年８月２７日
東海国立大学機構 名古屋大学
東京農工大学
日本大学
九州大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）
鉄系超伝導体（Ｂａ，Ｋ）Ｆｅ２Ａｓ２における粒界特性の特異性を発見
～多結晶でも高性能な高温超伝導体の創製に道～
ポイント
- 鉄系高温超伝導体（Ｂａ，Ｋ）Ｆｅ２Ａｓ２の人工の粒界を世界に先駆けて作製した。
- 他の鉄系高温超伝導体に比べて、（Ｂａ，Ｋ）Ｆｅ２Ａｓ２の粒界をまたいで流れる超伝導電流（粒界電流）が一桁大きいことが分かった。
- 外部磁場を印加しても、粒界電流が指数関数的に減衰を始める粒界角が、他の鉄系超伝導体と異なり、大きく変化しないことが分かった。
- このような良好な特性を示す理由として、粒界部位において小さな粒界角が積み重なった独特な粒界面を形成していることが考えられる。
- （Ｂａ，Ｋ）Ｆｅ２Ａｓ２が、低コストで作製可能な多結晶形態での応用に適した高性能超伝導材料であることを証明した。
名古屋大学の畑野 敬史 准教授、東京農工大学の秦 東益 博士後期課程学生、内藤 方夫 シニアプロフェッサー、山本 明保 准教授、日本大学の飯田 和昌 教授、九州大学の郭 子萌 博士研究員(当時)、高 紅叶 博士研究員、斉藤 光 准教授、嶋田 雄介 准教授、波多 聰 教授との共同研究で、鉄系高温超伝導体のうち、最も実用化が期待されている物質である（Ｂａ，Ｋ）Ｆｅ２Ａｓ２で、粒界においても高い超伝導性能を持つことを明らかにしました。
高い超伝導転移温度を示す銅酸化物高温超伝導体および鉄系高温超伝導体は、粒界において隣接する結晶同士のずれ角度が大きくなると、程度の差はあるものの粒界をまたいで流れる超伝導電流が強く抑制されてしまう「粒界弱結合」という問題があるため、多結晶形態での産業応用は難しいとされています。今回、（Ｂａ，Ｋ）Ｆｅ２Ａｓ２の単一人工粒界を世界に先駆けて作製し、粒界弱結合の影響を調べたところ、結晶のずれ角度が２４度まで到達しても、超伝導電流の減衰が他の高温超伝導体と比べて緩やかであることが分かりました。本成果は、多結晶でも高い性能を発揮できる高温超伝導体材料の創製へと展開しうるものであり、医療用ＭＲＩや交通インフラなどで重要な役割を果たす高性能超伝導磁石の高性能化・低コスト化につながる成果です。
本研究成果は、２０２４年８月２３日にネイチャー・パブリッシング・グループの学術誌「ＮＰＧ Ａｓｉａ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」に掲載されました。
本研究は、２０１８年度から始まった科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ 「超伝導インフォマティクスに基づく多結晶型超伝導材料・磁石の開発」（研究代表者：山本 明保、ＪＰＭＪＣＲ１８Ｊ４）の一環で実施されました。また、日本学術振興会 科学研究費補助金の助成、文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ（ＡＲＩＭ）の支援も受けて行われたものです。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（９１８ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “High tolerance of the superconducting current to large grain boundary angles in potassium-doped BaFe２As２”
- ＤＯＩ：10.1038/s41427-024-00561-9
＜お問い合わせ先＞
-
＜研究に関すること＞
東海国立大学機構 名古屋大学 大学院工学研究科 准教授
畑野 敬史（ハタノ タカフミ）
Tel：052-780-4461
E-mail：hatanomp.pse.nagoya-u.ac.jp東京農工大学 大学院工学研究院 先端物理工学部門 准教授
山本 明保（ヤマモト アキヤス）
Tel：042-388-7235
E-mail：akiyasucc.tuat.ac.jp日本大学 生産工学部電気電子工学科 教授
飯田 和昌（イイダ カズマサ）
Tel：047-474-2367
E-mail：iida.kazumasanihon-u.ac.jp九州大学 大学院総合理工学研究院 教授
波多 聰（ハタ サトシ）
Tel：092-583-7580 Fax：092-583-7580
E-mail：hata.satoshi.207m.kyushu-u.ac.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
Tel：03-3512-3531 Fax：03-3222-2066
E-mail：crestjst.go.jp -
＜報道担当＞
東海国立大学機構 名古屋大学広報課
Tel：052-558-9735 Fax：052-788-6272
E-mail：nu_researcht.mail.nagoya-u.ac.jp東京農工大学 総務課広報室
Tel：042-367-5930
E-mail：koho2cc.tuat.ac.jp日本大学 生産工学部研究事務課
Tel：047-474-2280
E-mail：cit.researchnihon-u.ac.jp九州大学 広報課
Tel：092-802-2130
E-mail：kohojimu.kyushu-u.ac.jp科学技術振興機構 広報課
〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
E-mail：jstkohojst.go.jp
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