元スレ【物理】超伝導ゆらぎによる巨大熱磁気効果発見/京都大など

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超伝導ゆらぎによる巨大熱磁気効果発見
掲載日：2014年12月5日

超伝導の前駆現象である超伝導ゆらぎによる巨大な熱磁気効果を、日本の研究チームが発見した。
ある種のウラン化合物超伝導体で、熱磁気効果がこれまでの超伝導体よりけた違いに大きくなることを、
京都大学大学院理学研究科の大学院生の山下卓也(やましたたくや)さんや住吉浩明(すみよしひろあき)さん、松田祐司(まつだゆうじ)教授らが確かめた。

熱磁気効果とは、磁場中で縦方向の温度差を横方向の電圧に変換する熱電変換のこと。
今回得られた巨大熱磁気効果は、超伝導への理解を深め、新しいデバイスに使える現象として期待される。
東京大学の芝内孝禎(しばうちたかさだ)教授、大阪大学の藤本聡(ふじもとさとし)教授、
日本原子力研究開発機構の芳賀芳範(はがよしのり)研究主幹らとの共同研究で、
12月1日付の英科学誌ネイチャーフィジックスのオンライン版に発表した。

物質が電気抵抗ゼロの超伝導になる温度(超伝導転移温度)より少し高い温度で形成される「超伝導の泡」を超伝導ゆらぎと呼ぶ。
これは超伝導の前駆現象で、その際、熱磁気効果が観測されるが、ごく小さいとされている。
理論物理学を専攻する住吉浩明さんが、新しいタイプの超伝導ゆらぎを提案し、熱磁気効果が大きくなる場合があることを予言した。

この理論を参考に、山下卓也さんらの実験チームがウラン化合物超伝導体URu2Si2の極めて純度が高い試料を用い、超伝導ゆらぎに起因した熱磁気効果を精密に測定した。
このウラン化合物は絶対温度1.5度以下の極低温で超伝導になるが、絶対温度1.5度～5度では局所的に超伝導の泡が生成・消滅を繰り返す超伝導ゆらぎが起きる。
測定の結果、試料の純度が増すほど、超伝導ゆらぎによる熱磁気効果が顕著に現れた。

その熱磁気効果の大きさは、従来の超伝導の標準理論から予想される値の100万倍にも達することがわかり、住吉浩明さんの理論を裏付けた。
それによると、URu2Si2の超伝導では、クーパー対を形成する2つの電子が、互いの周りを右回りか左回りのどちらか一方向に回転している新奇な超伝導状態と考えられている。
超伝導ゆらぎの泡の表面を流れるペア電子によって、伝導電子が散乱されて、巨大な熱磁気効果になるという。

研究チームで理論を担当した住吉浩明さんは
「この巨大熱磁気効果は、ウラン化合物の超伝導ゆらぎの泡が示す新奇な幾何学的構造で説明できる。従来の標準理論を超える特殊な超伝導だ。
このような新しい仕組みに基づく熱磁気効果が観測されたことで、極低温での熱電変換デバイスに応用できる可能性が出てきた。
超伝導の理論と実験に刺激を与える現象だろう」と話している。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

▽記事引用元
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2014/12/20141205_01.html
SciencePortal（http://scienceportal.jst.go.jp/）掲載日：2014年12月5日

▽関連リンク
京都大学
超伝導ゆらぎによる巨大熱磁気効果の発見　2014年12月02日
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2014/141202_1.html

2 :

全然分からんが、京大の理系はすごいんだな。

3 :

＞熱磁気効果とは、磁場中で縦方向の温度差を横方向の電圧に変換する熱電変換のこと。
これだけでいい

4 :

つまり原子炉を絶対0度に冷やせば直接電気が取り出せる？効率１００％

5 :

温度差で電気を作るときその電気でその温度差以上を作り出す仕事はできないだろ？

6 :

クパァ対か

7 :

名に行ってんのかまったくわからないんだけど、
質量保存の法則みたいなのの中での話なら興味ない
今までの法則がぶっ壊れましたって話じゃないんだよね？なら、なんでこんな抽象的で回りくどい説明してんの？バカなの？
頭いいなら巨大熱磁気効果が何をもって巨大なのかを説明しろよ

8 :

>>4
電気で冷やして発電するのか！

9 :

>>7
説明してんじゃん
超伝導標準理論から予想される値の100万倍

10 :

何言ってんのかわからん奴に説明しても意味ねーだろ

12 :

わからんが宇宙空間で太陽なくても恒久的なエネルギーを得られるのか？

13 :

超伝導を常温で利用できる様にするにはまだ先は遠いのか

14 :

未来のエネルギーになるよ

15 :

じゃあタイタンにも住めるな

16 :

これは浦海の渦潮じゃなイカ

17 :

これが太陽熱の謎の一端

18 :

磁石でお湯が沸く？

19 :

理論的にはともかく、絶対温度がせいぜい5度での温度差じゃあ、巨大といっても効果も微々たるものだな

しかも、熱だと超高速ってわけにもいかんけど、何かに使えるのかねー

20 :

しゅごい
同じく大学院生だけどレベルが違いすぎる

21 :

>>1
やっと、ここか
俺なんか、３年前に考えた領域だおｗ
ここから先は、教科書に記述していないから、殿様で考えると路線を逸脱するよ

22 :

何がどう役に立つんだぜ？

23 :

関西人って賢いんだなぁ

24 :

もはや物性も京大なのか

25 :

これは電熱効果で電気取り出す、じゃなくてその逆の
電圧かけるだけで高効率に冷やせるって可能性を示唆している

どういうことかっていうと、超伝導を発生する超低温を
お手軽に維持できるって話だな

26 :

マニアックな研究してたら偶然ノーベル賞が付いてくる日本と
ノーベル賞を目指している某国との
志の違いかな。

28 :

冥王星の原子力発電所には蒸気タービン不要まで読んだ

29 = 21 :

熱磁気効果は、1960年代から半導体に用いられているってオチだよ

30 :

導電と冷却の2層構造か

33 :

理論予測した現象が本当に起こる
しかも、100万倍のおまけ付とは…
研究者冥利に尽きるな

34 :

いま電子のクパァ対が熱い！

35 = 19 :

>>33
予測したのはおまけのほうな

しかも、元が小さいと100万倍しても小さいままかも、というか、じゃなきゃあ
具体的な実用性を宣伝してるはずだわな

36 :

クパー

37 :

無明領域の秘密があきらかにされたじゃん
↓↓↓
http://youtu.be/RpvGM4BtfFc?t=6m51s

38 :

2011/5/9
太陽電池のライバル登場か
MITらが熱電変換と太陽熱で発電と湯水供給を同時に実現
http://www.nikkei.com/article/DGXNASFK0900O_Z00C11A5000000/

/nox/remoteimages/3e/67/0a4bdb980d0b14010574348d4abd.jpeg

今回の技術を家庭での太陽エネルギー発電と温水器に応用した際のイメージ（図：Boston College）

　米Massachusetts Institute of Technology（MIT）、熱電変換技術を開発する米GMZ Energy社、米Boston College、
そしてアラブ首長国連邦（UAE）のMasdar Institute of Science and Technologyの研究者から成る研究チームは、
熱電変換素子を用いたフラット・パネル型の太陽熱発電兼温水供給システムを開発した。発電だけでなくお湯も
同時に作る「熱電併給（コージェネレーション）」が可能で、発電の変換効率は5％前後である一方で、50℃前後の
お湯を作ることができる。
　技術の詳細については、学術誌「Nature Materials」に論文を発表した。
　論文によれば、今回の発電の変換効率は、従来の同様なシステムに比べて7～8倍も向上した。今後は変換効率
10％超の実現も可能としている。さらに、製造コストを光電変換（PV）に基づく太陽電池より大幅に下げられる可能性
がある点や、温水を作製可能である点で、減価償却が太陽電池より大幅に短くなる可能性もあるとしており、
将来的には太陽電池の強力なライバルになる可能性がある。Boston CollegeのProfessor、Zhifeng Ren氏は、
日経エレクトロニクス誌の取材に対して、「発電出力に対する製造コストは、0.5米ドル/Wにすることが見込める。
温水も作れることを考慮すると、太陽電池と十分に競争できる」と回答した。

2012/10/4
京セラ、効率が高い車載用熱電変換デバイスを開発
http://www.nikkei.com/article/DGXNASFK04014_U2A001C1000000/

/nox/remoteimages/ba/32/26cb0a0b21e1e536bf16291abefa.jpeg

写真1　京セラが開発した熱電変換デバイス

　京セラは「CEATEC JAPAN 2012」に、変換効率が高い車載用熱電変換デバイス「熱電発電素子」（写真1）を
出展した。熱電変換効率の指標となるZT値は「1に近い」（京セラの説明員）という。
　熱電変換デバイスは、半導体を利用して廃熱などで生じる温度差を電力に変換する素子。ZT値が、さまざまな
材料で作製された同素子の性能を示す共通の指標として用いられており、ZT値が1を超えるかどうかが実用化の
目安ともなっている。実験室ではZT値が1を超える例は多いが、実用化を目指したデバイスでZT値が1を超えた例は
少ない。

昭和電線ケーブルシステム、効率10倍の熱電発電デバイスの開発
2012/11/1
http://www.japanmetal.com/seihin/seihin3.php?id=313
9664、昭和電線、熱伝変換、出力密度、在来方式,2.2倍150w/1m2、新装置
http://blog.goo.ne.jp/thinklive/e/0115d3cdc406663067ad052d4312107c

熱電変換効率を10 倍に高めた熱電発電デバイスの開発に成功
http://www.swcc.co.jp/news/pdf/PRESS_RELEASE_121109.pdf
酸化物熱電変換モジュールの高出力化と耐久性評価
http://www.swcc.co.jp/company/development/pdf/review59/A2_59.pdf
　現在，エネルギー資源の枯渇が深刻な問題となっており，
原油価格の高騰も相まって，省エネルギー化による消費エ
ネルギー削減が重要課題となっている。また，温室効果ガ
スである二酸化炭素（CO2）は，化石燃料を燃焼した際に
多量に発生するため，地球温暖化を防止するためにも環境
への負荷が小さいクリーンエネルギーの活用が急務となっ
ている。近年，このようなエネルギー問題を解決する一つ
の手段として，未利用エネルギーを有効活用できる熱電変
換技術が注目されている。日本では年間に原油換算して数
億kl もの一次エネルギーを消費しているが，その約70 ％
は未利用のまま廃熱として大気中に放熱されている1）。
　しかし，この莫大な廃熱エネルギーは分散しており，回
収は非常に困難である。このような難題を解決できる技術
の一つとして，発電にスケール依存性がなく発電時にCO2
ガスを排出しない熱電変換素子が注目を集めている。