超伝導の「2つの長さ」を実験値なしで計算、材料設計へ新手法

温度に加え、磁場や電流への強さを探る

横浜国立大学、東京都立大学、東京大学、理化学研究所などの研究グループは、超伝導体を特徴付ける二つの長さを、実験値を入力せずに計算する手法を開発しました。理研は2026年11月6日に成果を紹介しています。

計算するのは「コヒーレンス長」と「磁場侵入長」です。前者は、乱れた超伝導状態が回復する距離の目安。後者は、外部の磁場が表面から内部へどこまで入り込むかを示す長さです。どちらも、超伝導材料の性質を考える手掛かりになります。

既知の物質で実験結果との対応を確認

開発した方法をアルミニウムやニオブなどに適用し、計算結果が実験値をよく再現することを確認しました。非常に高い圧力が必要な物質にも応用し、実験が難しい条件を計算で調べる可能性を示しています。

これは、室温で使える新しい超伝導体が完成したという発表ではありません。また、実際の線材が流せる電流は、結晶の欠陥や粒界などにも左右されます。計算による材料本来の性質と、製品としての性能は分けて考える必要があります。

MRIやリニアモーターカーなどにも関わる超伝導技術。材料の候補を絞り、超伝導磁石や線材を設計する研究に役立つことが期待されています。