日本の研究グループが世界新の成果
今さら聞けない「超伝導」の基礎と歩み
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＜生活に直結する実用的な科学技術で、日本人研究者の貢献も目立つ超伝導研究。
発見されてからの100年の歴史と応用例について概観する＞
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</picture>超伝導の特徴は「マイスナー効果」が起こること。超伝導体の上に磁石を乗せると
空中に浮かぶ「磁気浮上」が観察される（写真はイメージです） ktsimage-iStock
成蹊大、東大などの研究グループは、世界最高の超伝導臨界電流密度（Jc）を持つ材料を
作成したと発表しました。マイナス269℃で、
1平方センチメートル当たり1億5千万アンペアを達成。
総合科学誌Nature系の専門誌「NPG Asia Materials」に掲載されました。
【茜 灯里（作家・科学ジャーナリスト）】
超伝導（「超電導」とも記述）は、研究の発展の節目ごとに何度もノーベル賞を受賞しており、
日本人研究者の貢献も顕著な分野です。医療用のMRI（磁気共鳴画像診断）などで、
すでに私たちの生活にも導入されている、実用的な科学技術でもあります。
とはいえ、人類が超伝導を発見したのは20世紀になってからです。
この100年間でどんな進展があったのでしょうか。超伝導の歴史と応用を概観しましょう。
＜「マイスナー効果」が起こるのが特徴＞ 超伝導とは、
特定の金属や化合物を絶対零度（0K、マイナス273.15℃）近くまで冷やしていくと、
ある温度で電気抵抗が急にゼロになる現象です。 電気抵抗とは電流の流れにくさのことです。
電流が流れると、超伝導体（超伝導が起きている物質）以外では熱が発生し、
電気のエネルギーの一部が失われます。超伝導では電気抵抗がないため発熱せず、
エネルギーのロスが起こらないため、電流が流れ続けます。
ただし、すべての物質に超伝導が起こるわけではありません。
電気伝導性が高いことで知られている金や銅は、
低温になるにつれて電気抵抗が小さくなるもののゼロにはなりません。
20世紀初頭までは、「物質が絶対零度になると電気伝導性がどうなるか」
に対する予測は、「電子が流れなくなる」と「電気抵抗がゼロになる」
の両極端の説がありました。
1911年に、オランダの物理学者ヘイケ・カマリン・オンネスは、「水銀を冷やしていくと、
4.2Kで電気抵抗がほぼなくなる（10万分の1オーム以下になる）」と実験で初めて示し、
この現象を「超伝導（supraconductivity）」と名付けました。
オンネスは、超伝導の発見やヘリウムの液化の成功などの功績で、
「低温物理学のパイオニア」として13年にノーベル物理学賞を受賞しています。
超伝導では「マイスナー効果」が起こることが特徴です。
これは、超伝導体の上に磁石を乗せると空中に浮かぶ「磁気浮上」が観察される現象で、
物質の内部から磁力線が排除されることが原因です。
33年、ドイツの物理学者ヴァルター・マイスナーの助手をしていた
ローベルト・オクセンフェルトによって発見され、師匠の名で発表されました。
＜良いことずくめ、だけど＞
もっとも、超伝導は「電気抵抗ゼロ」「磁気浮上」などの特性は観察されるものの、
なぜそうなるのかは57年にBCS理論が提唱されるまでは解明されませんでした。
提唱者のバーディン (Bardeen)、 クーパー (Cooper)、 シュリーファ(Schrieffer) は、
この功績で72年にノーベル物理学賞を受賞しました。
理論が解明され、超伝導体にはジョセフソン効果（73年ノーベル物理学賞）など
さらなる特性が発見されるものの、超伝導が起きる温度（臨界温度）は70年代までは、
発見時のマイナス269℃（水銀）からマイナス250℃（ニオブ・ゲルマニウム合金）
までしか更新されませんでした。 超伝導線材で電気を送れば、発電所から家庭や工場まで
ロスがありません。閉じた回路を作れば電流はいつまでも流れ続け、
電流を貯蔵することができます。強い磁場を電力消費なしに発生させることもできます。
つまり、送電や各種の産業装置の高性能化、省エネが可能となり、良いことずくめです。
けれど、マイナス250℃程度に冷やす必要があるならば、超伝導状態を保つためには
液体ヘリウムを使う必要があり、多大なコストがかかってしまいます。
＜日本人研究者による画期的な成果＞
BCS理論の枠組みでは、金属の超伝導はマイナス233℃程度までが限界と予想される中、
80年にはそれまでの常識に反した有機物での超伝導が観測されます。
さらに86年には、IBMチューリッヒ研究所（スイス）のヨハネス・ゲオルク・ベドノルツと
カール・アレクサンダー・ミュラーによって、従来の物質よりも臨界温度が約60℃も高い、
液体窒素の温度（マイナス196℃）を越える「高温超伝導体（銅酸化物）」が発見されました。
空気中に多量にあり安価な窒素を冷却に使えるようになると、超伝導の応用の幅は広がり、
実用化が一気に現実的となります。高温超伝導は世界中で熱狂的に迎え入れられ、
ベドノルツとミューラーは、発見の翌年である87年にノーベル物理学賞をスピード受賞しました。
超伝導の次の画期的な成果は、日本人研究者によって成し遂げられます。
東京工業大・元素戦略MDX研究センターの細野秀雄特命教授が2008年に発見した
「鉄系高温超伝導物質」（発見当時はマイナス247℃が臨界温度）です。
鉄などの磁石になる物質は、超伝導を起こしにくいという従来の考えを打ち破る発見でした。
＜この10年は中国で大フィーバー＞
実は、銅酸化物の超伝導体には細い鋼材に加工することが難しいという課題があり、
液体窒素で冷却できる温度になっても実用化はなかなか進みませんでした。
鉄系超伝導体は銅系超伝導体と比べて線材に加工がしやすいだけでなく、
磁場に強い性質も持っています。現在はリニア中央新幹線への応用も見据えて
研究開発が進む一方、この10年間は特に中国で鉄系超伝導物質の大フィーバーが起こり、
開発競争が進んでいます。今後は、液体窒素の温度の突破や、
発見者の細野教授のノーベル物理学賞受賞が期待されています。
＜超伝導研究開発のこれから＞
超伝導物質の開発は、冷却コスト減につながる臨界温度も大切ですが、
超伝導が起きた時に電気抵抗ゼロで流すことができる単位断面積当たりの電流の最大値
（超伝導臨界電流密度、Jc）も重要です。 今回の成蹊大・東大グループの研究は、
銅酸化物（YBa2Cu3Oy）の薄膜線材を創製しました。これまではJcを引き上げるために、
①磁束ピン止め点粒子を制御する（非超伝導粒子を高密度で導入する）、
②キャリア密度を高めるという工夫が、それぞれ単独になされていたのですが、
同グループは①と②を融合して超伝導体をデザインすることで、
Jcを飛躍的に上げることができました。 この物質は、液体ヘリウム沸点温度
(マイナス269℃)下での世界最高のJcを更新しただけでなく、18テスラの高磁場下でも
すべての超伝導材料の中でも最も高いJcを達成したことにも意義があります。
今後は特に、磁場がかかった状態で高い超伝導臨界電流が必要な核融合発電（～20テスラ）、
医療用MRI装置（～3テスラ）、リニアモーターカー（～1.5テスラ）などで、
高性能化・低コスト化・コンパクト化が期待されます。
さらに、同グループは鉄系超伝導材料にも銅系を創製する時と同じ工夫を凝らして、
世界最高レベルのJcを達成しています。 この先、超伝導の研究開発は
どのような方向に進むのでしょうか。究極は、常温常圧での達成であることは間違いありません。
2020年に米ロチェスター大のランガ・ディアス準教授らのグループは、
炭素質水素化硫黄が15℃で超伝導状態になることを報告しました。
ただし、267ギガパスカル（大気圧の約260万倍）の高圧が必要でした。
室温の超伝導体が常圧で達成できれば、電力が損失しない送電線を使って
世界規模で電力をシェアしたり、核融合炉やリニアモーターカーが
世界的に普及したりすることが可能だと考えられています。
私たちの生活に直結する科学技術で、国際開発競争も話題となっている超伝導研究。
今後も成果と実用化に注視しましょう。
アスタキサンチンが人類を救う。
最強の抗酸化成分アスタキサンチンを摂ろう！
美容に、そしてガン、糖尿病、高血圧、
脳卒中を予防せよ。栄養チャンネル信長
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天然成分アスタキサンチンとは？
カロテナイドの一種
赤色の色素、抗酸化作用
ヒトは合成できない
ミトコンドリア膜に蓄積
鮭、エビ、カニ、タラコ、タコ、イカ、オキアミ
などの赤色はアスタキサンチンです
アスタキサンチンは赤血球と結びついて、
肝臓にも末梢組織にも届くことができる。
アスタキサンチンは血液脳関門を通ることができる
数少ない抗酸化成分です。
アスタキサンチンとミトコンドリア
ミトコンドリアはエネルギーを作る細胞小器官であり、
酸素を使って栄養をエネルギーに換える。
酸素を利用するため、活性酸素を発生させてしまう。
活性酸素の大量発生は、ミトコンドリア機能低下に
アスタキサンチンがミトコンドリア内で発生する
活性酸素を低下させ、ミトコンドリア膜機能の低下を抑制した。
アスタキサンチンの主な働き
強力な抗酸化作用
抗炎症作用
抗ガン作用、免疫強化
眼精疲労の予防
動脈硬化の抑制
シミ・シワの改善
高血圧の改善、抗肥満作用
高血糖や高脂血症の抑制
アスタキサンチンはLDLコレステロールを酸化から守る
アスタキサンチンは酸化促進剤になりづらい
安全で強力な抗酸化剤である。
推奨摂取量
予防：２〜５mg/日
治療：６〜１５mg/日
アスタキサンチンを６mgを摂るには
紅鮭８０g が２.４切れ
キングサーモン（８０g）を５切れ
車海老（７０g）を３０尾
毛ガニ（５００g）を１.８杯
オキアミ３０g
以前、俺が地鶏専門店でバイトしていた時に提供していた
一番人気の看板メニュー地鶏すき鍋を更に美味しく改良させた
すき焼きより遥かに旨い！安い！ 奇跡の鶏鍋！極上スープが染み渡る！
〆まで最高にうまいプレミアムポテンシャルな鍋料理 です。
究極にして至上の極み。これ以上絶対ない！
【奇跡の鶏すき鍋】
白菜 250g
春菊 30g
長ネギ 60-70g
※野菜は好みで多めに入れても旨いです！
豆腐 200g
鶏もも肉 300g
酒 少々 炒め
油適量
花山椒 好みでなくてもOK
●奇跡のヤバいたれ●
酒 100ml
みりん 100ml
水 100ml
醤油 100ml
三温糖又はザラメ 大さじ3
だし 1包
寒い日は身も心も温まる鍋の季節🍲
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