金属材料研究所研究部門の研究 東北大学金属材料研究所附属量子エネルギー材料科学国際研究センター
これまでに知られている超伝導は、金属中のマイナスの電荷を持つ2個の伝導電子が、プラスの電荷を持つ結晶格子を介して結合することによって生じる。超伝導を通常の状態(常伝導)に戻すのに必要なエネルギーを超伝導ギャップと呼ぶが、これは超伝導特性を表す重要な量である。 一方、従来より、プルトニウム化合物でも8.6Kという比較的高い転移温度で超伝導が生じることは知られていたが、プルトニウムのように磁気を持つ物質では、このようなメカニズムによる超伝導は実現せ ず、別のメカニズムによるものと予想されていた。
今回の成果は2つの点で注目される。(1)電子物性研究の対象をプルトニウム化合物にまで拡げたこと、(2)これまでに知られている超伝導と異なり、PuRhGa5の超伝導が、その発生メカニズムに磁気が関与している新しいタイプのものであることを見いだしたことである。
プルトニウム化合物という超ウラン化合物の超伝導発生メカニズムを明らかにしたことは、超伝導という現象が金属の性質として普遍的な現象の一つであるこ と、超伝導発生メカニズムが非常に多様であることを実証するものであり、その意義は大きい。プルトニウム化合物の高い超伝導転移温度は、発見当初から注目 されていた。今回、その発生メカニズムが磁気媒介型であることを明らかにしたことにより、実用化に最も近いと言われている銅酸化物高温超伝導体のメカニズ ム解明にも大きく寄与するものと期待されている。また、核燃料物質として知られている超ウラン元素の電子物性の研究をさらに進めることにより、未知の物理現象の発見およびその解明を通じて固体物理学という現代社会を支える基礎科学の発展にもつながる。
超伝導ギャップを調べるための実験手段として、核磁気共鳴は非常に有効な手段である。
これは、超伝導のギャップが一様に形成されていないことを意味する。
プルトニウム化合物という超ウラン化合物で、新しいタイプの超伝導メカニズムの解明に成功したことは、超伝導という現象が金属の性質として普遍的な現象の一つであること、超伝導発生メカニズムが非常に多様であることを意味しており、その意義は大きい。ネプツニウム、アメリシウム等の超ウラン化合物でも今後 超伝導が見いだされる可能性は大きい。
□世界に先駆けて原子炉内で光ファイバを用いた光計測手法の開発を行った。