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【坂口至徳の科学の現場を歩く】鉛筆の芯も超伝導に…カリウム原子の並ぶ様子を可視化 奈良先端大など、温度を高める手がかり

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【坂口至徳の科学の現場を歩く】
鉛筆の芯も超伝導に…カリウム原子の並ぶ様子を可視化 奈良先端大など、温度を高める手がかり

上は黒鉛にカリウム、カルシウムを添加した超伝導化合物の光電子ホログラム。左下はホログラムのデータから再生した画像でカリウム(赤色)が六角形に結合した炭素(青色)の層の間に挿入されている。その立体的な模式図が右下でカリウム(黄色)と炭素(赤色)の配置がわかる(奈良先端大提供) 上は黒鉛にカリウム、カルシウムを添加した超伝導化合物の光電子ホログラム。左下はホログラムのデータから再生した画像でカリウム(赤色)が六角形に結合した炭素(青色)の層の間に挿入されている。その立体的な模式図が右下でカリウム(黄色)と炭素(赤色)の配置がわかる(奈良先端大提供)

 こうしたことから、大門教授らが開発したのは「光電子ホログラフィー」という手法。X線を照射したときに試料から複数の電子(光電子)がそれぞれの角度で飛び出すが、その分布を一度に測定できる独自の装置を大型放射光施設SPring8のビームラインに設置。光電子の波の性質である干渉という現象を利用して3次元の情報が得られる「光電子ホログラム」を解析し、カリウム原子周辺の原子配列をつきとめた。

 また、今回の試料は、黒鉛にカリウム原子とカルシウム原子を添加したが、カリウムは結晶の表面に整然と並び、超伝導の温度変化に関わるカルシウムは内部に存在する形で不均一に分布していることもわかった。

 研究グループは「今回の成果は、ありふれた黒鉛が超伝導という興味深い性質を示す仕組みを理解し、新たな材料を探索する手がかりになるでしょう」としている。

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坂口至徳 坂口至徳 昭和50年、産経新聞社入社。社会部記者、文化部次長などを経て編集局編集委員兼論説委員、客員論説委員。この間、科学記者として医学医療を中心に科学一般を取材。

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