常圧での超伝導の記録が33年ぶりに更新されてマイナス122℃まで上昇、室温まであと140℃

アメリカのヒューストン大学とヒューストン大学のテキサス超伝導センターの研究チームが、常圧での超伝導転移温度の記録を151K(約マイナス122℃)まで引き上げたと報告しました。

Ambient-pressure 151-K superconductivity in HgBa2Ca2Cu3O8+δ via pressure quench | PNAS
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2536178123

Scientists break 30-year superconductivity record at normal pressure | ScienceDaily
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/05/260527023220.htm

電気を流すとき、普通の金属では電気抵抗によって一部のエネルギーが熱として失われます。一方で、超伝導体は特定の温度より低くなると電気抵抗がゼロになります。送電線や電子機器、MRI、核融合技術などへの応用が期待されているものの、多くの超伝導体は極低温まで冷やす必要があり、実用化の大きな壁になっていました。

材料が超伝導状態に切り替わる温度である「転移温度」は、超伝導体の使いやすさを左右する重要な数値です。転移温度が高いほど冷却に必要な装置やコストを減らせるため、研究者は長年にわたって「より高い温度で超伝導になる材料」を探してきました。

今回、研究チームは1993年に報告された水銀系銅酸化物セラミック「Hg1223」を使い、常圧下で約マイナス122℃まで超伝導転移温度を高めたと報告しました。超伝導では高圧下で高い転移温度が出る例がありますが、高圧を維持する装置が必要な材料は扱いにくいため、常圧で高い転移温度を示すことが重要になります。

従来の常圧記録はHg1223による133K(約マイナス140℃)でした。今回の研究では、同じHg1223を使いながら転移温度を18K高め、33年ぶりに常圧での記録を更新したとのこと。

記録更新のカギになった技術は「高圧下で生じた性質を、圧力を抜いた後にも閉じ込める」ことを狙う手法の「圧力クエンチ」です。研究チームはまずHg1223に非常に強い圧力をかけ、超伝導になりやすい状態を作りました。続いて圧力をかけたまま材料を決められた温度まで冷やし、その後で圧力を急速に取り除きました。

高圧をかけると材料の原子配置や電子の状態が変化し、超伝導の性質が強まる場合があります。ただし、圧力を抜いた瞬間に材料が元の状態へ戻ってしまえば、常圧で使える超伝導体にはなりません。研究チームの報告では、圧力クエンチによって高圧下で強められた超伝導の性質が常圧でも保たれ、151Kという転移温度が確認されたとのこと。

研究チームは「Hg1223を絶対零度近くまで冷やしながら通常の大気圧の最大30万倍に相当する圧力を加えた」と説明しています。圧力を急速に取り除いた後も高い転移温度は維持され、効果は2週間続き、5つの異なる試料で再現されたと報告されています。

ヒューストン大学のチンウー・チュー氏は「ほかの研究者が高圧下で室温超伝導に到達できることを示してきた一方で、今回の研究チームの方法は圧力を維持せずに高圧下の状態を保持できる可能性を示した」と述べています。

今回報告された151Kは約マイナス122℃で、室温まではまだ約140℃の差があります。家庭や工場の普通の温度環境で超伝導体をそのまま使える段階ではありませんが、それでも常圧での記録が133Kから151Kへ上がったことは冷却コストを下げる方向への大きな前進といえます。

超伝導体が電気抵抗ゼロで電流を流せるようになれば、送電時のエネルギー損失を減らせる可能性があります。チュー氏は「送電網では電力の約8％が失われており、損失を減らせれば大きな節約につながり、環境負荷の低減にも役立つ」と述べています。医療分野ではMRI、エネルギー分野では核融合、コンピューター分野では量子技術や高速電子機器などが応用先として挙げられています。

技術投資企業のIntellectual Venturesで超伝導研究を担当するロヒット・プラサンクマール氏は「室温超伝導は1世紀以上にわたって科学者の『聖杯』と見なされてきた」と述べています。また、ヒューストン大学チームの成果によって目標はかつてなく近づいた一方で、151Kから室温までの約140℃の差を埋めるには物理学者だけでなく材料科学者、化学者、エンジニアを含む研究コミュニティ全体の意図的で協調した取り組みが必要だと指摘しました。