高井吉明教授

「超伝導」と言う用語は、新聞やテレビなどのメディアでよく聞く言葉です。その内容も現象的には単純、明快で、直流電気抵抗がゼロである（完全導電性）とか、同じ極性の磁石同志が反発し合うように、磁石の上に高温超伝導体が浮き上がる（完全反磁性）など、しばしば目にする様子が超伝導の特徴を表しています。然し、このような現象は、室温では現れず、現在およそ、マイナス１５０℃以下の低温においてのみ発現します。このような現象をうまく利用することによって、現在の人類社会の大きな問題であるエネルギー消費を解決する事が期待され、いくつかの未来技術の一つとして超伝導技術がとりあげられています。現在、電力を送る送電線では、発電所から消費地まで届く間に、約300W/(km.MVA)という損失があり、これを超伝導化する事によって、方式によって異なるけれども、2/3から1/3に出来ます。また、超伝導ヶーブルだけではなく、変圧器、発電機、電動機なども超伝導することにより、省エネルギー化が進み、地球の温暖化の一因として考えられている、炭酸ガスの排出量も押さえることが出来ます。一方、超伝導特有の特性を利用した、電力貯蔵、超強力マグネット、磁気浮上列車などへの応用は、新しい技術によって社会全体に大きく貢献することが期待されています。一方、コンピュータの普及により、ますます大量の情報を高速に処理することが望まれていますが、超伝導技術はこの分野でも大いに期待されています。現在のエレクトロニクスの基本的デバイスである半導体集積回路と同様な回路を、超伝導体を使って作ることも出来ます。しかもそのスイッチング時間はピコ秒程度で極めて短く、またエネルギー消費もこれまた少ないという特徴を持っています。また、超伝導体特有の磁束グデバイスは、将来のエレクトロニクスデバイスとして期待されています。さらに、前に述べた完全導電性、完全反磁性の二つの性質の他に、超伝導体で出来たリングの中には磁束（磁力線の束）が飛び飛びの本数しか入れないというディジタル的な性質を持っています。この性質を利用して、非常に高感度な磁界のセンサが作られ、脳や心臓などの検査のための医学的機器とか、素材の不良個所を調べる高感度な非破壊的検査装置などに応用されています。

　以上のように、超伝導技術は次の世代における新しい技術として、その基礎的な研究や応用開発に向けた検討がなされています。このような技術開発には超伝導体材料技術の確立は必須であり、新しい超伝導体の探索も含めてそのための研究が望まれています。当研究室では主としてこのような材料的見地から超伝導に関する研究を行っています。

　一方、近年、酸化物セラミックスは超伝導だけではなく、様々な分野で活躍を始めています。その一つに、熱電変換デバイスがあります。これまで、無駄に捨てていた、廃熱を効率よく改修し、有効に利用しようとするものです。従来は、これもやはり金属・合金系で構成されていましたが、より高温での動作が可能となる、酸化物セラミックスが研究され始めました。本研究室では、化学構造的には、酸化物超伝導体とよく似た構造をしていることもあり、これまで、蓄積されてきた薄膜技術を駆使して、より高効率な熱電変換デバイスを作成する研究も行っています。