超伝導体とは
超伝導体とは、特定の臨界温度（Tc）以下に冷却されたときに電気をゼロ抵抗で伝導することができる物質のことです。これにより、エネルギー損失なしで電流を運ぶことができるため、電力生成、医療画像診断、交通など幅広い分野での応用が可能になります。超伝導の応用は、MRI機器のような医療画像診断から、マグレブ列車のような交通、融合実験用の高磁場マグネットのような電力生成・配布に至るまで多岐にわたります。しかし、超伝導を実現するには低温が必要であり、一部の応用にとっては費用がかかったり実用的でなかったりするという課題があります。それにもかかわらず、科学者たちはより高温で超伝導性を示す新しい材料の研究・開発を続けており、将来的にはより広範囲で実用的な応用が可能になることが期待されています。
超伝導体の種類
超伝導体は大きく分けて二つのタイプがあります：
- タイプI超伝導体：これらの超伝導体は、一つの臨界磁場を持ち、その磁場以下では完全な伝導性を示し、上回ると突然超伝導性を失います。”ソフト”超伝導体とも呼ばれます。水銀、鉛、スズ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、二つの臨界磁場を持ち、その間では材料の一部のみが超伝導状態を示す混合状態を呈します。”ハード”超伝導体とも呼ばれます。ニオブチタン、ニオブスズ、YBCO（イットリウムバリウム銅酸化物）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、MRI機器や粒子加速器などの応用で広く使用されています。これらは強い磁場の存在下でも超伝導性を維持できることが必要です。
これらの主な2種類の他に、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。これらは現代技術における超伝導体の応用のほんの一例に過ぎません。
主な超伝導体とその特性
| 超伝導体 | 化学式 | タイプ | 臨界温度 (K) | 臨界磁場 (T) |
|---|---|---|---|---|
| スズ (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 |
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