30分のミニ講義を聴講しよう! 新しい境界状態をもつ超伝導物質をめざして

ゼロ抵抗を示す超伝導体と金属の境界において、さまざまな現象が起こることが知られていますが、近年散逸のない電子状態が超伝導の境界において実現する可能性が理論的に提唱されています。新しい特徴を持つ物質を探す研究について紹介します。

先生からのメッセージ

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高校生の間は、数学・物理・化学ははっきりと区別された別々の教科で、大学も入学時は学部をひとつに決めて受験します。でも大学での研究は進めば進むほど、それらの境界があいまいになり、ひとつの物質現象をどの視点から見るかという違いでしかなくなります。
自分の興味を追究し、楽しみを見つけられる場所はひとつではありません。目標を絞ることも大切ですが、日頃から広い視野を持ち、自分はどういったことに楽しさを感じるのか、しっかりと自分の気持ちに向き合ってみてください。

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夢ナビ講義も読んでみよう 界面における超伝導とは? ~超伝導物質の新たな研究~

超伝導を起こす新しい物質の探究 電気抵抗が完全になくなる現象「超伝導」は、特定の物質をある温度以下の環境に置いたときに起こることがわかっています。ただ現在は超伝導が確認されているほとんどの物質が、かなりの低温状態を必要としています。そこで、実社会での柔軟な応用をめざし、例えば室温に近い温度や、これまでにない環境下で超伝導が起こる特性を持った新しい物質の探究が行われています。 超伝導がもたらす社会的有用性 発電所で生まれた電気は変電所での電圧変換や送配電線の抵抗によって、家庭に届けられるまでに目減りしてしまいます。もし室温に近い環境で電気抵抗がなくなる物質が発見されれば、発電された電気を大きな損失なく有効に活用することが可能になります。
また、すでに超伝導が実用化されているものに、医療機器のMRI(磁気共鳴画像診断装置)があります。MRIは超伝導物質を冷却するために液体ヘリウムが使用されていますが、ヘリウムは少しずつ蒸発しますし、ヘリウムの供給は非常に不安定です。もし安定的にヘリウムが供給できなくなると、使用できるMRIは少なくなります。またヘリウムはほかの物質では代替できないほどの低温が得られるので、非常に高価です。MRIが高価な原因は、この寒剤として使われている液体ヘリウムのためでもあります。もし、室温で超伝導を起こす物質が発見されれば、MRIを安定した状態で、より安く、より多くの人が使えるようになるでしょう。
界面における超伝導物質の研究 また、超伝導の中でも超伝導体と外界の境目である「界面」にだけ存在する特殊な状態、境界条件が注目されています。これまでさまざまな研究によって、界面では電子が無散逸状態になり、エネルギーを損失することなく動く物質があることが提唱されてきました。すでに多くの研究が進んでいますが、より安定性と実用性の高い物質を探究し、超伝導の特性を明らかにしていくことをめざして、さらなる研究が進められているのです。

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高校生の間は、数学・物理・化学ははっきりと区別された別々の教科で、大学も入学時は学部をひとつに決めて受験します。でも大学での研究は進めば進むほど、それらの境界があいまいになり、ひとつの物質現象をどの視点から見るかという違いでしかなくなります。
自分の興味を追究し、楽しみを見つけられる場所はひとつではありません。目標を絞ることも大切ですが、日頃から広い視野を持ち、自分はどういったことに楽しさを感じるのか、しっかりと自分の気持ちに向き合ってみてください。

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