超伝導体の種類 | タイプIとタイプII

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超伝導体の種類

超伝導体は、ある特定の温度（臨界温度またはTcと呼ばれる）以下に冷却されると、電気をゼロ抵抗で伝導できる物質です。これは、エネルギー損失なしに電流を運べることを意味し、電力生成、医療画像診断、交通機関など、幅広い用途で非常に有用です。超伝導の応用は多岐にわたり、医療画像（例えばMRI装置）、交通（例えばマグレブ列車）、電力生成および配電（例えば融合実験用の高磁場マグネット）などが含まれます。しかし、超伝導の課題は、動作に低温が必要であることで、これは一部の用途にとって高価で非実用的かもしれません。それにもかかわらず、科学者たちは、より広範で実用的な用途を将来にもたらす可能性のある、より高い温度で超伝導性を示す新しい材料の研究と開発を続けています。

超伝導体の分類

超伝導体は、主に2つのタイプに分類されます。

  • タイプI超伝導体：これらの超伝導体は、完全な伝導性を示す単一の臨界磁場を持ち、それを超えると突然超伝導性を失います。水銀、鉛、錫などが例として挙げられます。
  • タイプII超伝導体：これらの超伝導体は、2つの臨界磁場を持ち、その間では、物質の一部のみが超伝導状態を示す混合状態にあります。ニオブチタン、ニオブスズ、YBCO（酸化イットリウムバリウム銅）などが例として挙げられます。

タイプII超伝導体は、タイプI超伝導体よりも高い磁場と温度で動作できるため、実用的な用途でより広く使用されています。MRI装置や粒子加速器など、強い磁場の存在下で超伝導性を維持できることが不可欠です。

これらの2つの主要なタイプに加えて、従来のBCS（バーディーン-クーパー-シュリーファー）超伝導理論には当てはまらない非従来型超伝導体も存在します。これには、高温超伝導体や重い電子超伝導体が含まれます。

超伝導体 – 材料

以下は、主要な特徴を持つ10種類の超伝導体の表です。

超伝導体 化学式 タイプ 臨界温度 (K) 臨界磁場 (T)
錫 (Sn) Sn タイプI 3.72 0.005
鉛 (Pb) Pb タイプI 7.19 0.015
水銀 (Hg) Hg タイプI 4.15 0.091
ニオブチタン (NbTi) NbTi タイプII 10.4 12.5
ニオブスズ (Nb3Sn) Nb3Sn タイプII 18.1 25
酸化イットリウムバリウム銅 (YBCO) YBa2Cu3O7-x タイプII 92 0.2
ビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化物 (BSCCO) Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x タイプII 107 0.2
ランタンバリウム銅酸化物 (LBCO) La1.85Ba0.15CuO4 タイプII

Types of Superconductors 

 

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