室温超伝導体

室温超伝導体は、日常生活で一般的に遭遇する動作温度である0℃（273 K; 32 °F）を超える温度で超伝導を示すことができる仮想的な物質です。2023年現在、最も高い超伝導温度を持つ物質は高圧ランタン十水素化物であり、その転移温度は200 GPaで約250 K（-23 °C）です。^{[1] [2]}

標準大気圧では、銅酸化物は現在、最高温度記録を保持しており、138 K (-135 °C) という高温で超伝導を示します。^[3]研究者は長年にわたり、これまで予想外または不可能と考えられていた温度での超伝導に一貫して遭遇し、室温での超伝導の達成は不可能であるという概念に異議を唱えてきました。^{[4] [5]}「室温付近」の過渡効果の概念は、1950 年代初頭から議論の対象となってきました。

高温超伝導体（「高温」とは液体窒素の沸点である77 K（-196.2 °C; -321.1 °F）を超える温度）の発見以来、いくつかの物質が室温超伝導体であると主張されてきたが、確認されていない。^[6]

2014年にネイチャー誌に掲載された論文では、赤外線レーザーパルスを使用することで、YBCO（イットリウムバリウム銅酸化物）などのいくつかの材料を室温で短時間超伝導させることができると示唆されました。^[7]

2015年にオットー・ハーン研究所の研究者らがネイチャー誌に発表した論文によると、極度の圧力Hなどの特定の条件下では、
₂Sは超伝導形態Hに遷移した
₃Sはダイヤモンドアンビルセル内で150GPa（大気圧の約150万倍）の圧力で_超伝導状態になります。 ^[8]臨界温度は203 K（-70 °C）で、これはこれまでに記録された中で最も高いTcであり、他の水素化合物は260 K（-13 °C）まで超伝導できることが研究で示唆されています^{。 [9] [10]}

また、2018年には、研究者らは、ランタン十水素化物（La H
₁₀）が高圧（  200GPa）で発生する。^[11] 2019年に認められた最高の超伝導温度を持つ物質は高圧下のランタン十水素化物であり、その転移温度は約250 K（−23 °C）である。^{[1] [2]}

1993年と1997年に、ミシェル・ラグエスと彼のチームは、MBE法で堆積したBiSrCaCuOの極薄ナノ構造で室温超伝導が観測されたという証拠を発表しました。^{[12] [13]}これらの化合物は、銅よりも桁違いに低い抵抗率、強い非線形I(V)特性、およびヒステリシスI(V)挙動を示します。

2000年、ヨハン・プリンスはイオン注入作業中にダイヤモンドから電子を抽出しているときに、 10 ⁻⁶  mbarの真空中で酸素ドープIIa型ダイヤモンドの表面に形成された相内で室温超伝導として説明できる現象を観察したと主張した。^[14]

2003年に、研究者グループがパラジウム水素化物（PdH _x : x > 1）の高温超伝導に関する結果^[15]と2004年の解説を発表しました。 ^[16] 2007年に、同じグループが260 Kの超伝導転移温度を示唆する結果を発表しました。^[17]転移温度はパラジウム格子内の水素密度が増加するにつれて上昇します。これは他のグループによって裏付けられていません。

2021年3月、262 K、187 GPaの圧力で層状イットリウム-パラジウム-ハイドロンの超伝導が報告された。パラジウムは材料中で水素移動触媒として作用する可能性がある。^[18]

2023年12月31日、「グラファイトにおける全球室温超伝導」がAdvanced Quantum Technologies誌に掲載され、ほぼ平行な線状欠陥の密集した配列を持つ高度に配向した熱分解グラファイトにおいて、室温および大気圧下で超伝導を実証したと主張した。^[19]

2012年、Advanced Materials誌の記事では、300 K以上の高温で純水処理した後のグラファイト粉末が超伝導挙動を示すと主張した。 ^{[20] [信頼できない情報源? ]これまでのところ、著者らは明確な}マイスナー相の発生と材料の抵抗の消失を 実証できていない。

2018年、バンガロールのインド科学研究所固体構造化学ユニットのDev Kumar Thapa氏とAnshu Pandey氏は、金マトリックスに埋め込まれた銀粒子で構成されたナノ構造材料のフィルムとペレットで、常圧および室温で超伝導が観察されたと主張した。^{[21]独立したプロットと思われる類似したノイズパターンと、出版物の}査読の欠如により、結果は疑問視されている。^[22]研究者らは2019年の後の論文で発見を繰り返したが、^[23]この主張はまだ検証および確認されていない。^[要出典]

2016年以来、ランガ・P・ディアス率いるチームは、この分野で撤回されたり異議を唱えられたりした論文を多数発表している。2016年には固体金属水素の観測を主張した。 ^[24] 2020年10月には、緑色レーザーによって結晶化が誘発され、267GPaの炭素質硫黄水素化物で288 K（15℃）での室温超伝導を報告した。 ^{[25] [26]}これは、統計的手法の欠陥が特定され^[27]、他のデータに疑問が投げかけられたため、 2022年に撤回された。 ^{[28] [29] [30] [31] [32] [33]} 2023年に彼は、その方法とデータについて広く懐疑的な見方をされた論文で、窒素ドープルテチウム水素化物で294 K、1 GPaでの超伝導を報告した。 2023年後半、彼は自分の論文の一部を他人の論文から盗用し、二硫化マンガンに関する論文でデータを捏造していたことが判明し、その論文は撤回された。^[34]ルテチウム水素化物に関する論文も撤回された。^{[要出典]これらの結果}を再現する最初の試みは失敗した。^{[35] [36] [37]}

2023年7月23日、韓国の研究チームは、LK-99と名付けたCuドープ鉛アパタイトが370Kまで超伝導すると主張したが、これを完全に観測したわけではなかった。^[38]彼らは2つのプレプリントをarXivに投稿し、^[39]ジャーナルに論文を発表し、^[40]特許を申請した。^[41]報告された観察結果は、超伝導の明確な兆候がなかったため、専門家から懐疑的に受け止められた。^[42]この話はソーシャルメディアで広く議論され、多数の再現が試みられたが、いずれも限定的な成功以上のものには至らなかった。8月中旬までに、主要な研究室からの一連の論文が、LK-99が超伝導体ではないという重要な証拠を示し、抵抗率が銅よりもはるかに高いことを発見し、磁気応答や抵抗低下などの観測された効果を材料中の不純物と強磁性の観点から説明した。^{[43] [44]}

イギリスの物理学者ニール・アシュクロフトの理論的研究では、固体金属水素は音速が非常に速く、伝導電子と格子振動フォノンとの結合が強くなると予想されるため、非常に高い圧力（約500GPa  ）下ではほぼ室温で超伝導状態になるはずであると予測されました。^[45]

ハーバード大学の研究チームは金属水素を生成したと主張し、495 GPaの圧力を報告している。^[46]正確な臨界温度はまだ決定されていないが、現在は失われたオリジナルのサンプルの初期の磁力計テストで、マイスナー効果の可能性と250 Kでの磁化率の変化の弱い兆候が現れた可能性がある。フランスの研究チームは、ダイヤモンドキュレットの先端を平面ではなくドーナツ型にすることに取り組んでいる。^[47]

1964年、ウィリアム・A・リトルは有機ポリマーにおける高温超伝導の可能性を提唱した。^[48]

2004年、アシュクロフトは再び自分の考えに戻り、水素を多く含む化合物は水素よりも低い圧力で金属化および超伝導化できると示唆した。より具体的には、IVa水素化物を調べることで化学的に水素を事前に圧縮する新しい方法を提案した。^[49]

2014年から2015年にかけて、硫黄水素化物系（H
₂SまたはH
₃S ) は 190 K ～ 203 K で最大 200 GPa の圧力で発生します。

2016年の研究では、いくつかの実験で見られた異常な過渡抵抗低下のもっともらしい説明として、硫黄ナノ粒子の小さな不純物を含むパラジウム水素化物と、2015年のHの結果に照らして銅酸化物による水素吸収との関連が示唆されました。
₂Sは、1990年代にChuらがYBCOの発見後の研究中に気づいた過渡抵抗低下または「USO」のもっともらしい説明である。 ^[50]

Sc Hは
₁₂（スカンジウム十二水素化物）は、100GPaを超えないと予想される圧力下で、室温（Tcは333K（60℃）から398K（125℃）の間）で超伝導を示す。_[ ^51]

いくつかの研究は現在、三元系 超水素化物へと向かっており、そこではLi
₂マグネシウム
_{16（ジリチウムマグネシウムヘキサデカハイドライド）は}250GPaでTcが473K（200℃）となる。 ^{[52] [53]}

また、バイポーラロンの説明が正しい場合、通常は半導体である物質は、格子内の単一平面における交互スピン結合の臨界レベルを超えると、ある条件下で超伝導体に遷移する可能性がある。これは、1986年の非常に初期の実験で記録されている可能性がある。ここで最も適切な類似性は異方性磁気抵抗であるが、この場合、結果は「リエントラント超伝導」と同様に、テストされた化合物の非常に狭い温度範囲内での低下ではなく、ゼロへの低下である。^[54]

2018年には、 YPtBiにおいて異常な3/2スピン状態を持つ電子の存在が裏付けられました。 ^[55] YPtBiは比較的低温の超伝導体ですが、これは超伝導体を作成するための別のアプローチを示唆しています。^[56]

「量子バイポーラロン」は、物質が室温近くまで超伝導する様子を説明できる。^[57]