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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
学生受け入れ中
外部併任先
- 筑波大学 国際マテリアルズイノベーション学位プログラム
研究内容
- Keywords
鉄系超伝導・高温超伝導・ダイヤモンド・カーボンナノチューブ
超伝導はゼロ抵抗で電気のエネルギーをロス無く輸送できるため、環境エネルギー問題解決の切り札の一つとして期待されています。鉄系超伝導体、ダイヤモンド超伝導体、高温超伝導体、カーボンナノチューブ等、さまざまな超伝導材料の基礎研究を行っています。さらに、新しい超伝導線材の開発や、これらの機能性材料にナノテクノロジーを応用し、光素子や電界効果素子のような新機能デバイスの開発も行います。我々の研究室では、新しい超伝導体を探索しています。そして、究極の目的は、室温超伝導体の発見です。
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Masanori Nagao, Dan Mouri, Yuki Maruyama, Akira Miura, Yoshihiko Takano, Satoshi Watauchi. Revisiting the physical properties of (LaS)1+(NbS2) misfit-layered compounds. Solid State Communications. 403 (2025) 115980 10.1016/j.ssc.2025.115980
- Ryo Matsumoto, Kazuki Yamane, Yoshikazu Mizuguchi, Rikuya Ishikawa, Kyohei Takae, Rei Kurita, Hidetomo Usui, Masahiro Ohkuma, Kensei Terashima, Yoshihiko Takano. Pressure-induced superconductivity and robust Tc against external pressure in (Ge,Sn,Pb)Te. Journal of Alloys and Compounds. 983 (2024) 173906 10.1016/j.jallcom.2024.173906
- Kazuki Yamane, Yoshitaka Matsushita, Shintaro Adachi, Takanobu Hiroto, Ryo Matsumoto, Kensei Terashima, Hiroya Sakurai, Yoshihiko Takano. High-pressure synthesis of bilayer nickelate Sr3Ni2O5Cl2 with a tetragonal crystal structure. Acta Crystallographica Section C Structural Chemistry. 81 [5] (2025) 259-263 10.1107/s2053229625002281 Open Access
書籍
- TAKEYA, Hiroyuki, 宮澤薫一, TAKANO, Yoshihiko. Superconducting Fullerene Nanowhiskers. Pan Stanford Publishing, 2019
- 松本 凌, 高野 義彦. マテリアルズ・インフォマティクスによる新超伝導物質の発見. シーエムシー・リサーチ, 2020, 9.
- 松本 凌, 高野 義彦. データベースと第一原理計算による超伝導物質の加速的探索. (株)エヌ・ティー・エス, 2021, 10.
会議録
- S. Demura, Y. Fujisawa, T. Machida, M. Nagao, Y. Takano, H. Sakata. Change of the Surface Structure by F Doping in BiS2-Based Superconductor CeO1-xFxBiS2. PHYSICS PROCEDIA. (2016) 49-52 10.1016/j.phpro.2016.04.021
- K Terashima, J Sonoyama, M Sunagawa, H Fujiwara, T Nagayama, T Muro, M Nagao, S Watauchi, I Tanaka, H Okazaki, Y Takano, Y Mizuguchi, H Usui, K Suzuki, K Kuroki, T Wakita, Y Muraoka, T Yokoya, Kensei Terashima , Jyunki Sonoyama, Masanori Sunagawa, Hirokazu Fuziwara , Takanobu Nagayama, Takayuki Muro, Masanori NAGAO , Satoshi WATAUCHI, Isao TANAKA, OKAZAKI, Hiroyuki, TAKANO, Yoshihiko, MIZUGUCHI, Yoshikazu, Hidetomo Usui, Katsuhiro Suzuki, Kazuhiko Kuroki, Takanori WAKITA, Yuji Muraoka, Takayoshi Yokoya . Bulk sensitive angle-resolved photoelectron spectroscopy on Nd(O,F)BiS2. JOURNAL OF PHYSICS:CONFERENCE SERIES. (2016) 012003-1-012003-5
- K Terashima, J Sonoyama, M Sunagawa, H Fujiwara, T Nagayama, T Muro, M Nagao, S Watauchi, I Tanaka, H Okazaki, Y Takano, Y Mizuguchi, H Usui, K Suzuki, K Kuroki, T Wakita, Y Muraoka, T Yokoya. Bulk sensitive angle-resolved photoelectron spectroscopy on Nd(O,F)BiS2. JOURNAL OF PHYSICS:CONFERENCE SERIES. (2016) 0102003-1-012003-5 10.1088/1742-6596/683/1/012003
口頭発表
- MATSUMOTO, Ryo, Toru Shinmei, Tetsuo Irifune, TAKANO, Yoshihiko. Emergence of Superconductivity at 20 K in Th3P4-type In3−xS4 Synthesized by Diamond Anvil Cell with Boron-doped Diamond Electrodes. Materials Research Meeting 2025 (MRM 2025). 2025
- TAKANO, Yoshihiko. Superconducting Properties of Layered Perovskite Nickelate La3Ni2O7 and La4Ni3O10 under high pressure. Materials Research Meeting 2025 (MRM2025). 2025 招待講演
- Mitsuharu Yashima, Nina Seto, Yujiro Oshita, Masataka Kakoi, SAKURAI, Hiroya, TAKANO, Yoshihiko, Hidekazu Mukuda. SDW order with single spin-spinless-stripe in La3Ni2O7 revealed by 139La-NQR. Materials Research Meeting 2025 (MRM2025). 2025 招待講演
その他の文献
- 桜井裕也, 高野義彦. La3Ni2O7およびLa4Ni3O10の結晶構造、合成、巨視的物性. 固体物理. 60 [1] (2025) 33-53
- 寺嶋 健成, バプティスタ デ カストロ ペドロ, 高野 義彦. 機械学習による高性能磁気冷凍材料の発見. クリーン エネルギー. (2020) 11-16
- 高野 義彦. 機械学習により世界最高クラスの磁気冷凍材料を発見. Ceramics Japan. (2020) 620
公開特許出願
- 酸化物超伝導体の製造方法 (2002)
- 高温超伝導ジョセフソン接合形成方法とこれにより形成されたジョセフソン接合を備える高温超伝導ジョセフソン素子 (2002)
- 高温超伝導ジョセフソン接合形成方法 (2002)
所属学会
応用物理学会, 日本物理学会, 日本高圧力学会, 低温工学・超電導学会, ニューダイヤモンドフォーラム
受賞履歴
- 超伝導科学技術賞(2006)、応用物理学会論文賞(2011) ほか ()
- Highly Cited Researchers (Web of Science) (2017)
ナノアーキテクトニクス材料研究センター
AIと高圧を用いた革新的超伝導体の開発
超伝導,超高圧,機能性材料,磁気冷凍材料,新物質創製
概要
我々のグループでは、超伝導体を始めとして磁気冷凍材料など、新奇機能性材料の開発を行う。機械学習や第一原理計算など、データーベースを活用したマテリアルズ・インフォマティクスにより候補材料を探索する。超高圧下でマルチモーダルに物性が評価できるダイヤモンドアンビルを開発し、候補物質の高圧合成や評価を行う。究極の目標は、人類の夢である室温超伝導体の発見である。
新規性・独創性
求める機能を持つ物質設計に、機械学習や第一原理計算などデーターに基づくコンピューターシミュレーションを活用し、合成の成功確率を高める。超高圧下ではマルチモーダルに物性を評価することはこれまで非常に困難であったが、電気の流れるホウ素ドープダイヤモンドを電極として用いた新たなシステムにより、100万気圧程度までの超高圧下で様々な電気測定を安定して行うことができるようになった。
内容


超伝導状態になると電気抵抗が完全に消失し、ゼロ抵抗状態が現れる。ゼロ抵抗状態では電流を流しても一切発熱はない。すなわち、超伝導電線を用いてどんなに長距離を送電しても一切エネルギーのロスは発生しません。それ故、超伝導は環境エネルギー問題解決の切り札の一つと期待されている。しかし、この優れた性能を実現するためには、超伝導体を超伝導転移温度以下まで冷却する必要がある。これまでの多くの研究者の努力により、超伝導転移温度は飛躍的に向上し、今や260Kで超伝導が発現する物質も発見されている。あと40度ほど上昇すれば夢の室温超伝導の出現である。冷やさなくても使える夢の室温超伝導体が発見されれば世界のエネルギー事情は大きく改善すると考えられる(図1)。
我々は、データーおよびAIを駆使して候補物質を選定し、マルチモーダルな高圧装置を活用し、夢の室温超伝導体の発見を目標に研究に取り組んでいる。その研究活動の一つとしてAIとスマートラボの融合がある。AIが予想した物質を第一原理計算で検証し、スマートラボが自動合成し結果をデーターにフィードバックし、より目標の試料へ近づけていく。この方法を活用して新奇機能性材料を開発する(図2)。
まとめ
● 革新的な超伝導体を始め新奇機能性材料の開発を行う。
● マルチモーダルな測定や合成を可能にする高圧発生装置を開発する。
● AIとデーターを活用し、自動合成装置と連携して、目標物質の自動合成を目指す。

