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2025-03-28 19:26:00
NUSの科学者は、周囲圧力下で約40 Kで動作する銅のない超伝導酸化物を合成し、従来の銅酸化物を超えてフィールドを進めています。このブレークスルーは、型破りな超伝導性の理解を深め、エネルギー効率の高いエレクトロニクスの新しい可能性を開きます。 （アーティストの超伝導体の表現）。
NUSの科学者は、周囲圧力の下で30 Kを超える作業を行う最初の銅を含まない超伝導体を作成し、主要な科学的飛躍をマークしました。この発見は、エネルギー効率の高いエレクトロニクスに革命をもたらす可能性があります。
シンガポール国立大学（NUS）物理学部のアリアンド教授とスティーブン・リン・エル・チャウ博士は、約40ケルビン（k）で超伝導することができる画期的な新しい材料（銅のない超伝導酸化物）を設計および合成しました。この発見は、高温の超伝導性研究の最前線で、NUSとシンガポールのリーダーシップをさらに進めます。
1987年の物理学のノーベル賞を獲得した酸化銅の超伝導が発見されてからほぼ40年後、NUSの研究者は、銅酸化物を超えた型にはまらない超伝導性の理解を拡大する別の高温超伝導酸化物を特定しました。
超伝導体の約束
最新の電子機器は、操作中に熱を発生させ、エネルギーを消費します。ただし、超伝導体は、耐性ゼロ状態として知られるユニークな特性を備えており、電気抵抗によるエネルギー損失を排除します。理論的には、これにより、世界の成長するエネルギー需要に対処するために、最新の電子アプリケーションに最適です。
Stephen Lin Er Chow博士（極端な右）とZhaoyang Luo（Extreme Left）とのAriando教授（中間）は、新しい銅のない超伝導材料を設計した研究チームの一部でした。クレジット：シンガポール国立大学科学部
数千の超伝導材料の発見にもかかわらず、大多数は絶対ゼロ（0 k）または約273度の極端な温度でのみ機能し、それらは広範囲にわたる使用には非現実的です。
1987年のノーベル賞のブレークスルー
ほぼ40年前、物理学者のヨハネス・ベドノルツとカール・ミュラーは、新しいクラスの超伝導材料である酸化物を発見しました。これらの材料は、30ケルビンを超える温度で超伝導性を示し、当時の既知の超伝導体よりも大幅に高い。
彼らの物理学のノーベル賞を獲得した彼らの画期的な発見は、高温の超伝導研究の始まりを示しました。今日でも、銅酸化物は、外部格子圧縮を必要とせずに、周囲圧力下で30 K（約-243°C）を超える超伝導性を示すことが知られている唯一の酸化物材料のままです。
銅を超えたブレークスルー
一連の研究で、アリアンド教授とチャウ博士は、層状材料の層間相互作用とその超伝導遷移温度との間に直接的なリンクを確立しました。
この洞察を使用して、彼らは酸化銅と同様に、銅を含むことなく、いくつかの潜在的な高温超伝導体を予測する現象学的モデルを開発しました。
これらの予測材料の中で、チームはニッケル酸化物化合物（SM-EU-CA）nio₂を正常に合成し、30 Kをはるかに超える温度でゼロの電気抵抗、超伝導性の明確な証拠を示すことを確認しました。
超伝導酸化物と周囲圧力での臨界温度の発見。クレジット：シンガポール国立大学
チャウ博士は次のように述べています。「私たちが予測して設計したように、この非銅ベースの超伝導酸化物は、銅酸化物のように追加の圧縮を必要とせずに、海面での大気圧の下での高温の超伝導性を示します。
「この観察は、最新の電子機器における実用的な用途を使用して、超伝導材料のより広範な範囲の理論的理解と実験的実現の両方に深い意味を持っています」とアリアンド教授は付け加えました。
研究のブレークスルーは、Scientific Journalに掲載されました 自然 2025年3月20日。
高温超伝導体のフロンティアを拡大します
「ノーベル賞を受賞した銅のない高温超伝導酸化物が周囲圧力の下で機能することがわかったことが発見されて以来、これは初めてです」とアリアンド教授は強調しました。
「さらに、この新しい材料は周囲条件下で非常に安定しており、アクセシビリティを大幅に改善しています。」
この発見は、材料そのものだけでなく、新しいクラスの高温超伝導体のより広範な可能性にも、関心が高まっています。
さらなる研究と将来の意味
研究チームは、材料の独自の特性を引き続き調査し、電子占有のシフトや静水圧などのチューニングパラメーターを調査しています。これらの取り組みは、高温の超伝導メカニズムの理解を深め、さらに高い動作温度でより広いファミリーの超伝導体を合成する方法を開くことを目的としています。
この作業へのもう1つの貢献者は、研究チームのNUS PhD学生であるZhaoyang Luo氏であり、電子顕微鏡を使用して合成された材料の高い結晶性と純相の性質を実証しました。
このブレークスルーは、近代的な電子機器とエネルギー効率の高い技術における実用的な用途を備えた、次世代の超伝導材料の開発に向けた主要なステップを表しています。
参照：「周囲圧力での穴ドープSMNIO2の40 K近くのバルク超伝導」S. Lin Er Chow、Zhaoyang Luo、A。Ariando、2025年3月20日 自然。
2：10.1038/s41586-025-08893-4
#科学者は新しい高温超伝導体を発見します