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ビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化物（BSCCO、発音は/ ˈbɪskoʊ / ）は、一般化学式 Bi2Sr2Can−1CunO2n+4+x を持つ銅酸化物超伝導体の一種で、n = 2が最もよく研究されている化合物である（ただし、n = 1およびn = 3もかなりの注目を集めている）。1988 年に一般的なクラスとして発見された[ 1 ] BSCCO は、希土類元素を含まない最初の高温超伝導体であった。
これは銅酸化物超伝導体であり、高温超伝導体の重要なカテゴリーに属し、二次元層状（ペロブスカイト）構造（右図参照）を持ち、銅酸化物平面で超伝導が起こります。BSCCOとイットリウムバリウム銅酸化物 （YBCO）は、最も研究されている銅酸化物超伝導体です。
BSCCO の特定の種類は、通常、金属イオンの番号の並びで表されます。したがって、Bi-2201 はn = 1 の化合物 ( Bi 2 Sr 2 Cu O 6+ x )、Bi-2212 はn = 2 の化合物 ( Bi 2 Sr 2 Ca Cu 2 O 8+ x )、Bi-2223 はn = 3 の化合物 ( Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10+ x ) です。
BSCCOファミリーは、一般式Tl 2 Ba 2 Ca n −1 Cu n O 2 n +4+ xで表されるタリウム系高温超伝導体TBCCOファミリー、および式Hg Ba 2 Ca n −1 Cu n O 2 n +2+ xで表される水銀系HBCCOファミリーに類似しています。これらの超伝導ファミリーには他にも多くの変種があります。一般に、超伝導状態になる臨界温度は、最初の数メンバーでは上昇し、その後低下します。したがって、Bi-2201はT c ≈ 33 K、Bi-2212はT c ≈ 96 K、Bi-2223はT c ≈ 108 K、Bi-2234はT c ≈ 104 Kです。この最後のメンバーは合成が非常に困難です。
BSCCOは、実用的な超伝導線材の製造に使用された最初の高温超伝導材料です。すべての高温超伝導材料は、1.6 nm程度の極めて短いコヒーレンス長 を持っています。これは、多結晶線材の結晶粒が極めて良好な接触状態にある必要があること、つまり原子レベルで滑らかでなければならないことを意味します。さらに、超伝導は主に銅-酸素平面にのみ存在するため、結晶粒は結晶学的に整列している必要があります。BSCCOは、溶融加工または機械的変形によって結晶粒を整列させることができるため、有望な候補です。ビスマス酸化物の二重層は、ファンデルワールス力によって弱く結合しているだけです。そのため、グラファイトや雲母と同様に、変形によってこれらのBiO平面上で滑りが生じ、結晶粒は整列した板状に変形する傾向があります。さらに、BSCCOにはn = 1、2、3のメンバーがあるため、これらは自然に低角度の粒界を収容する傾向があり、実際に原子レベルで滑らかな状態を維持します。そのため、第1世代の高温超伝導線（1Gと呼ばれる）は、アメリカのアメリカン・スーパーコンダクター・コーポレーション（AMSC）や日本の住友電工などの企業によって長年製造されてきたが、AMSCは現在、BSCCO線を廃止し、YBCOをベースとした第2世代線に切り替えている。
通常、前駆体粉末は銀管に詰められ、直径が押し出されます。その後、複数のチューブとして銀管に再充填され、再び直径が押し出され、さらにサイズが引き伸ばされて平らなテープに巻かれます。最後のステップで結晶粒の整列が確保されます。テープは高温で反応され、ケーブルや変圧器、磁石、モーター、発電機のコイルを巻くのに適した、高密度で結晶学的に整列したBi-2223多フィラメント導電テープが形成されます。[ 2 ] [ 3 ] 幅4 mm、厚さ0.2 mmの典型的なテープは、 77 Kで 200 Aの電流を支え、 Bi-2223フィラメントの臨界電流密度は5 kA/mm 2となります。これは温度の低下とともに著しく上昇するため、 T cは108 Kですが、多くの用途は30～35 Kで実施されます。
電力伝送 ：
電磁石とその電流リード線 ：
BSCCO は新しいクラスの超伝導体として、1988 年頃に日本の金属研究所の前田浩氏ら[ 1 ]によって発見されましたが、当時は正確な組成と構造を決定することができませんでした。ほぼすぐに、いくつかのグループ、特にデュポンのSubramanian [ 5 ]らとAT&T ベル研究所の Cava [ 6 ] らが Bi-2212 を特定しました。n = 3のメンバーは非常に見つけにくく、1 か月ほど後にニュージーランドの政府研究所のTallonら[ 7 ]によって特定されました。それ以来、これらの材料にはわずかな改良しかありませんでした。初期の重要な開発は、Bi の約 15% を Pb に置き換えることで、Bi-2223 の形成と品質が大幅に向上しました。
BSCCO が超伝導するには、酸素原子 (式中のx )を過剰に添加してホールドーピングする必要があります。すべての高温超伝導体 (HTS) と同様に、T cは正確なドーピングレベルに敏感です。Bi-2212 (ほとんどの HTS と同様) の最大T cは、Cu 原子あたり約 0.16 個のホールを過剰に添加することで達成されます。[ 8 ] [ 9 ]これは最適ドーピングと呼ばれます。ドーピングが低い (したがってT c が低い) サンプルは一般的にアンダードープと呼ばれ、ドーピングが過剰な ( T cも低い) サンプルはオーバードープと呼ばれます。酸素含有量を変更することで、T c を自由に変更できます。多くの尺度で、オーバードープ HTS は、 T cが最適値より低くても強力な超伝導体ですが、アンダードープ HTS は極めて弱くなります。
外部圧力を加えると、一般的に、ドーピング不足の試料ではT c が常圧での最大値をはるかに超える値まで上昇します。これは完全には解明されていませんが、圧力によってドーピングが増加するという二次的な効果があります。Bi-2223 は、3 つの異なる銅-酸素平面を持つという点で複雑です。外側の 2 つの銅-酸素層は通常、最適なドーピングに近い状態ですが、残りの内側の層は著しくドーピング不足です。そのため、Bi-2223 に圧力を加えると、外側の 2 つの平面が最適化されるため、T cは約 123 K の最大値まで上昇します。その後、 T c は長期間低下し、内側の平面が最適化されるため、再び 140 K まで上昇します。したがって、重要な課題は、すべての銅-酸素層を同時に最適化する方法を決定することです。
BSCCOはII型超伝導体です。Bi -2212多結晶試料の4.2 Kにおける上部臨界磁場H c2は200 ± 25 T と測定されています（YBCO多結晶試料の場合は168 ± 26 T）。[ 10 ]実際には、高温超伝導体は不可逆磁場H *によって制限され、この磁場を超えると磁気渦が溶融または分離します。BSCCOはYBCOよりも上部臨界磁場が高いにもかかわらず、H *ははるかに低く（通常100分の1程度小さい）[ 11 ]、そのため高磁場磁石の製造には使用が制限されます。このため、YBCOの導体はBSCCOよりも好まれますが、製造ははるかに困難です。