材料科学
二層ニッケル酸化物：新しい高温超伝導体のクラス
Securities.io を Google の優先ソースに追加
超伝導の制限
電気は歴史上最も変革的な技術の一つであり、長距離にわたって非常に有用なエネルギー形態を送電できるようにしました。しかし、すべての「通常」電気システムは電気抵抗に直面し、電流が流れると熱が発生します。
代替手段として、いわゆる超伝導材料があります。超伝導材料は電気抵抗がゼロであり、熱を発生させずに極めて大きな電流を使用できます。
超伝導がなければ、粒子加速器（例：CERN）やMRI、磁気浮上列車など、多くの現代技術は実現できません。
超伝導は、ITERや核融合、マスドライバー、量子コンピュータなど、最も有望なメガプロジェクトや技術革新の重要な要素となります。
ゼロロスの電力送電線は、天候や時差にわたる再生可能エネルギーの供給を緩衝する超長距離グリッド接続の開発にも重要であり、太陽光や風力の制限の一部を解決します。
出典： XOT Metals
しかし、これまで超伝導は極低温（絶対零度からわずか数度上）または極高圧でのみ実現されてきました。
このため、磁気浮上やMRIなど最も要求の高い用途以外には複雑すぎるだけでなく、非常にコストがかかり、超伝導材料の恩恵を受けられる多くの用途にとっては経済的に不適です。
超伝導への多様な道筋
現在、高圧で生成された材料が、圧力クエンチプロトコル（PQP）と呼ばれる実験手法により、低圧でも超伝導性の一部を保持できる可能性が示唆されています。
最近、WSe₂（タングステンセレニウム）のねじれ二層構造が、より高温の超伝導体の有力候補であることが示されました。
長年の緩やかな進展の後、物理学者は超伝導材料を作り出す全く新しい方法を解明し始めているようです。そして、ニッケルを含む新しい超伝導体ファミリーがリストに加わりました。
深圳の南方科技大学と清華大学の中国研究者は、二層ニッケル酸化物超伝導体が絶対零度をはるかに上回る温度で、常圧下でも抵抗なく電流を流すことを発見しました。
彼らはこの結果を権威ある学術誌『Nature』に「Ambient-pressure superconductivity onset above 40 K in (La,Pr)3Ni2O7 films」というタイトルで掲載しました。
それほど低温でない超伝導体
高温超伝導は将来的に選択肢となり得ます。特に、銅置換鉛アパタイト（CSLA）であるLK-99という謎めいたケースは、常圧・常温で動作する新しいタイプの超伝導体です。
この主張はすぐに偽造や測定ミスとして批判されましたが、他の研究者は実際に何らかの現象が起きている可能性を発見しました。
しかし、これが暖かい温度で動作できる唯一の超伝導体クラスではありません。
最近、銅系カップレートと鉄系ピニクチドという2つのセラミック系が、常圧で動作し、最高150 K（‑123 °C / ‑189 °F）という高温で機能する非従来型超伝導体であることが判明しました。
出典： Materials Today
現在、ニッケル酸化物がこれらのセラミックに加わり、より高温で超伝導する材料を作り出しているようです。
それほど高温ではありませんが、現在の超伝導体に比べて温度に達するのがはるかに容易です。例えば、ITERの超伝導磁石は液体ヘリウムで絶対零度近くまで冷却する必要があり、非常にエネルギー集約的で高コストです。
総じて、さまざまな形態の超伝導体が次々に発見・実験されていることから、中期的には超伝導体がはるかに一般的になると考えられます。
超伝導ニッケル酸化物
ニッケル酸化物は、2019年に香港城市大学の物理学者李丹峰氏とその同僚によって潜在的な超伝導特性があることが発見されました。2023年には別のチームが、より高温で（ただし高圧下で）ニッケル酸化物の超伝導性を示しました。
出典： Nature
しかし、2024年12月に初めてニッケル酸化物が臨界温度で抵抗を失い、磁場を排除することが検出され、これらは超伝導の強い指標です。
この結果を得るために、La2.85Pr0.15Ni2O7（ランタン・プラセオジム・ニッケル）の単結晶薄膜が、巨大酸化原子層ごとのエピタキシー（GOALL-Epitaxy）という手法で成長されました。この手法は同じ研究チームによって開発され、原子レベルでの層生成において何桁も強い酸化と高精度を提供します。
出典： Research Gate
先進的な分析手法がニッケル系化合物の研究に用いられ、走査透過電子顕微鏡（STEM）画像やX線逆格子マッピング（RSM）などが含まれます。
それらはニッケル酸化層に四方晶相が現れることを明らかにし、適切な条件下で電子が自由に流れる原因である可能性があります。
超伝導材料の改良
ニッケル酸化物特性を改善するために用いられた予備的手法はさらに改良可能です。これにより、これらの超伝導体の臨界温度をさらに上げるための多数のテストが行われるでしょう。
「臨界温度を最終的に上げ、こうした材料を応用により有用にできるという大きな期待があります。」
李丹峰 – 香港城市大学 物理学者
このプロセスはカップレートに影響を与えるものと類似していることが示唆されています。
「これを高めることが優先課題です。チームは材料の成長方法や正確な組成を調整するために様々な手法を試しています。」
陳卓宇 – 南方科技大学 物理学者
理論に先立つ実験
最近の高温超伝導体、あるいは潜在的な常温超伝導体に関する結果は、理論物理学の進展を先行していることを指摘すべきです。
したがって、なぜ機能するのかは依然として謎です。これらの材料が超伝導である完全な説明はまだなく、どの材料がその特性を示すかを予測する手法はさらに乏しいです。
これまで、高圧または極低温条件が必要であったため、ダイヤモンドアンビルや液体ヘリウムでしか超伝導が起きない状況での試験が困難であり、研究は大きく制限されてきました。
条件維持が容易になることで、科学者はこれらの材料をより自由に研究・改変できる余地が広がります。
したがって、改善の余地は大きく、AIの助けも含めた材料の理解が進むことで、さらに前進できるでしょう。
これにより、分野で働く研究者が増え、企業もこれらのプロジェクトに研究開発予算を投入し、進展の速度が加速するはずです。
将来の応用
高温超伝導体は、十分に理解され大規模製造が可能になれば、すぐに驚異的な材料となるでしょう。
最初の直接的な効果は、MRI、磁気浮上列車、先進的なタービンや発電機、粒子加速器、実験的核融合炉など、既に超伝導を利用している装置のコストを削減することです。
また、これまで低温超伝導体の技術的制約により実現不可能または費用が高すぎた技術も可能にします。
これにはハイパーループ列車、軌道到達用マスドライバー、商業核融合、洲間グリッド接続などが含まれます。これらはすべて、人類文明の進路を永遠に変える技術です。
超伝導ソリューションのリーダー
AMSC 価格チャート
AMSCは、電力網、船舶、風力エネルギー向けのエネルギーソリューションを提供する企業です。一般に、電力消費が大きく規模が大きいシステムほど、過熱を防ぐために超伝導技術が必要となります。
名前に反して、ASMCは超伝導システムだけでなく、例えば風力タービン用のギア駆動系も提供しています。
同社は、電化やデジタル化（AIデータセンターを含む）のトレンド、米国製造拠点の回帰、そして英語圏海軍が増大する地政学的リスクに対応して近代化する必要性など、複数の成長要因に乗っています。
出典： American Superconductor Corporation [securities_stock_price_tag symbol="AMSC" exchange="NASDAQ"]
電源供給部門では、AMSCの受注は着実に増加しています。これは、半導体工場が電力網の変動から保護され、再生可能エネルギーの不安定さに対応し、産業サイトでの電源供給と制御を支援する需要によるものです。
風力タービン部門では、AMSCは主に電気制御システム（ECS）に注力しています。歴史的に、2MW風力タービンでESCは同社の強力なセグメントでしたが、徐々に低下しました。AMSCは新しい3MWタービン設計により、特にインド市場に焦点を当てて回復を目指しています。
出典： American Superconductor Corporation
軍用船向けに、ASMCは「AMSCの高温超伝導磁気機雷対策」システムを提供しており、船舶の磁気シグネチャを変更して機雷から保護します。これまでに米国、カナダ、英国海軍に対し、7,500万ドル相当の受注があります。
全体として、ASMCは現在実用的なニッチな応用で超伝導技術を活用することで最も成功していますが、将来的にさらなる技術革新を展開できる準備も整っています。投資家は、同社株が過去に極端な変動を示したことを留意し、リスクを適切に計算すべきです。
American Superconductor Corporation の最新情報
研究参考文献：
1.Zhou, G., Lv, W., Wang, H. et al.(2025) Ambient-pressure superconductivity onset above 40 K in (La,Pr)3Ni2O7 Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08755-z
