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• 鉄系高温超伝导体注1） (Ba,K)Fe2As2注2）の人工の粒界注3）を世界に先駆けて作製した。
• 他の鉄系高温超伝导体に比べて、(Ba,K)Fe2As2の粒界をまたいで流れる超伝導電流注4）（粒界电流）が一桁大きいことが分かった。
• 外部磁场を印加しても、粒界电流が指数関数的に减衰を始める粒界角が、他の鉄系超伝导体と异なり、大きく変化しないことが分かった。
• このような良好な特性を示す理由として、粒界部位において小さな粒界角が积み重なった独特な粒界面を形成していることが考えられる。
• (叠补,碍)贵别2础蝉2が、低コストで作製可能な多结晶注5）形态での応用に适した高性能超伝导材料であることを証明した。

　名古屋大学の畑野 敬史 准教授、東京農工大学の秦 東益 博士後期課程学生、内藤 方夫 シニアプロフェッサー、山本 明保 准教授、日本大学の飯田 和昌 教授、九州大学の郭 子萌 博士研究員(当時)、高 紅叶 博士研究員、斉藤 光 准教授、嶋田 雄介 准教授、波多 聰 教授との共同研究で、鉄系高温超伝导体のうち、最も実用化が期待されている物質である(Ba,K)Fe2As2で、粒界においても高い超伝導性能を有することを明らかにしました。
　高い超伝导転移温度注6）を示す铜酸化物高温超伝导体注7）および鉄系高温超伝导体は、粒界において隣接する結晶同士のずれ角度が大きくなると、程度の差はあるものの粒界をまたいで流れる超伝導電流が強く抑制されてしまう「粒界弱結合」という問題があるため、多結晶形態での産業応用は難しいとされています。今回、(Ba,K)Fe2As2の単一人工粒界を世界に先駆けて作製し、粒界弱結合の影響を調べたところ、結晶のずれ角度が24°まで到達しても、超伝導電流の減衰が他の高温超伝導体注8）と比べて缓やかであることが分かりました。本成果は、多结晶でも高い性能を発挥できる高温超伝导体材料の创製へと展开しうるものであり、医疗用惭搁滨や交通インフラなどで重要な役割を果たす高性能超伝导磁石の高性能化?低コスト化につながる成果です。
　本研究成果は、2024年8月23日付ネイチャー?パブリッシング?グループの学術誌「NPG Asia Materials」に掲載されました。

注1）鉄系高温超伝导体：
2008年に細野らにより発見された鉄を含む超伝導体物質群で、超伝導転移温度は最高で55 K（摂氏マイナス218℃）に達する。

注2） (Ba,K)Fe2As2：
鉄系高温超伝导体のひとつで、AeFe2As2 (Aeはアルカリ土類金属でCa,Sr,Ba)が基になる。Ae, Fe, Asサイトに元素置換することで超伝導を示す。その中でも比較的高い超伝導転移温度と合成のしやすさを両立しているのは、BaサイトをKで部分置換した本系である。その最高転移温度は約38 K(摂氏マイナス235℃)に達する。

注3）粒界：
多结晶体の内部に存在する、结晶粒と结晶粒の境界のこと。

注4）超伝导电流：
超伝导体は电気抵抗ゼロで电流を流すことができる材料であり、ゼロ抵抗で流れる电流を超伝导电流という。

注5）多结晶：
结晶方位が、试料全体にわたってきれいに揃っているものを単结晶という。これに対し、多结晶とは小さな単结晶がランダムな方位で凝集した材料形态を指す。一般に、単结晶形态は作製が难しく、高コストである场合が多いため、产业応用を考虑すると多结晶形态でも十分な性能を発挥できる材料が望まれる。

注6）超伝导転移温度：
常伝导相から超伝导相へ相転移する超伝导が発现する温度。

注7）铜酸化物高温超伝导体：
1986年にベドノルツとミュラーにより発見された銅を含む超伝導体物質群で、超伝導転移温度は常圧下において最高で134 K（摂氏マイナス139℃）に達する。

&苍产蝉辫;注8）高温超伝导体：
超伝導体の多くは超伝導転移温度が低く、常圧においては極低温まで冷却しなければ超伝導にならない。しかし、銅酸化物および鉄系超伝導体では、30 Kを超えるような高い温度でも超伝導化するものがいくつも知られている。これらを総称して高温超伝導体という。

雑誌名： NPG Asia Materials
論文タイトル： High tolerance of the superconducting current to large grain boundary angles in potassium-doped BaFe2As2
著者：Takafumi Hatano*, Dongyi Qin, Kazumasa Iida, Hongye Gao, Zimeng Guo, Hikaru Saito, Satoshi Hata, Yusuke Shimada, Michio Naito, Akiyasu Yamamoto　　（*責任著者）
DOI:
URL: https://www.nature.com/articles/s41427-024-00561-9

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