在超高壓下朝着實用化邁進
電流在零電阻下流動的超導研究最近實施了夢想中的物質。以前必須將物質的溫度降到極低才能實施超導，而此次首次實施了無需冷卻的「室溫超導」，但需要具備超高壓這個條件，所以還無法馬上實用化。如何在常壓下實施超導將成爲今後新的挑戰。
實施室溫超導的超高壓實驗裝置。將樣本封閉在兩塊金剛石形成的小空間裏（圖片由美國羅徹斯特大學提供）
「終於實施了。這是之前沒有預料到的結果，稍微有點喫驚」。大阪大學的清水克哉教授看到報告室溫超導的論文後發表感想說。
這篇論文是美國羅徹斯特大學的研究團隊10月份在英國科學期刊《自然》上發表的。研究團隊利用可以再現地球深處高壓狀態的實驗裝置，一邊向氫、硫和碳的混合物照射雷射一邊加壓。最終在267萬個大氣壓力下實施超導，溫度約爲15攝氏度。
自1911年發現冷卻到零下269度的水銀會變成超導以來，又陸續發現了很多其他超導物質。但都需要進行冷卻。即使是1986年因能在相對較高的溫度下實施超導而備受關注的含銅氧化物，目前的最高溫度也達到零下140度。
超導研究人員一直期待能發現無需冷卻的物質。日本產業技術綜合研究所的首席研究員永崎洋介紹說：「此次是透過可靠的實驗獲得的結果，應該值得信賴。超導研究將再次出現活力」。
此次的發現是有預兆的。大約50年前理論上就預測「變成金屬狀態的輕元素能實施超導」。2015年，德國的研究團隊以該理論爲基礎，向在氫氣中添加了硫的化合物施加150萬個大氣壓力的壓力，成功在零下70度的溫度下實施了超導。這證明，氣態氫在超高壓下也會變得像金屬一樣。
據介紹，羅徹斯特大學的研究團隊透過進一步添加碳並增加壓力，同時照射雷射等，實施了無需冷卻的超導。
超導的應用範圍不斷擴大，比如JR東海公司計劃在東京和名古屋之間運行的磁懸浮中央新幹線，以及用於醫療診斷的磁共振造影裝置（MRI）等。由於需要利用價格暴漲的液氦將溫度降到極低，因此必須使用特殊裝置，成本非常高。無需冷卻的超導物質的出現將對產業等產生重大影響。
不過，清水教授斷言：「由於需要超高壓的條件，無法立即用於工業用途」。地球中心區域的壓力被認爲約爲364萬個大氣壓力，267萬個大氣壓力約爲其四分之三。全球只有約10座實驗設施能再現這個條件。羅徹斯特大學制作的樣本尺寸非常小，只有25～35微米（微米爲100萬分之1米），研究尚處於基礎階段。
日本中央大學的橘高俊一郎副教授指出：「關於變成了什麼樣的晶體還沒有詳細的資訊。包括其他研究團隊在内，需要關注後續實驗的結果」。
永崎首席研究員表示：「今後將增加研究如何以更低的壓力實施超導的戰略」，期待能有更多的研究人員關注超導。如何才能變成超導，目前還沒有明確的物質設計指南，在超高壓下以室溫實施超導的結果將提供重要的參考。今後將朝着下一個夢想——「在常溫常壓下實施超導」繼續操作開展研究。
日文：永田好生，《日本經濟新聞》，2020年11月2日
中文：JST客觀日本編輯部
