AlTiMg 三元系における超伝導状態探索～機械学習による“探索指針の提案”と“超伝導組成の予測”～
杢 谷 成 道
松本

唐

永 鵬

美 藤 正 樹要
 村 山 光 宏 堀 田 善 治


転移しない．つまり，この三元系での high Tc 達成は容易

.

は じ

め

に

に想像できるものではない．表に Al Ti 二元系， Al Mg
二元系さらに Ti 酸化物の超伝導体の歴史をまとめた(2) ．

電子の波動関数の位相がマクロスケールで揃う超伝導状態
はマクロな量子効果と言われ，ゼロ電気抵抗，完全反磁性，
ジョセフソン効果という三つの機能を発現する．超伝導状態

表1

Al, AlTi 系，AlMg 系，Ti, Ti 酸化物，MgTi 酸化物の超伝導転移温度．

は社会構造を変革する可能性を有する物理現象であり，すでに医療系磁気共鳴画像装置( MRI )に超伝導磁石が使用されていることは周知の事実である(1)．超伝導体の応用を考えた
とき，線材化の可能性と“highTc(高い超伝導転移温度) &微細組織制御による highJc(高い超伝導電流密度)”の実現が問われる．また，インフラストラクチャーにおける線材応用を考えたとき，ユビキタスやエコフレンドリーの面から，さらには低価格の面から，軽金属製の超伝導線材は魅力的である．本研究は，機械学習と高圧ねじり加工を用いて，軽金属をベースとする超伝導材料の未踏領域探索を目指すものであり，本稿ではその最新の成果の一部を紹介する(2)．
軽金属分野における代表的三元素が，Al，Ti，Mg である
ことは周知のとおりである．Al と Ti はそれぞれ，常圧下で1.20 K ならびに 0.39 K の極低温下で超伝導状態に相転移す

るが(3)，Mg は常圧下だけでなく高圧力場でも超伝導状態に九州工業大学大学院工学府大学院生(博士前期課程 2 年)(〒8048550 北九州市戸畑区仙水町 11)
九州工業大学大学院工学研究院研究員
九州工業大学大学院工学研究院基礎科学研究系教授
九州工業大学大学院工学研究院物質工学研究系教授九州大学先導物質科学研究所教授
九州工業大学大学院工学研究院基礎科学研究系特任教授
Exploration of Superconductivity in Threeelements Light Metal System～Proposing Exploration Strategy and Assuming Superconducting Components by Machine Learning～; Narimichi Mokutani
,Yongpeng Tang, Masaki Mito, Kaname Matsumoto, Mitsuhiro Murayama, Zenji Horita(Graduate School of Engineering,
Kyushu Institute of Technology, Kitakyushu. Institute of Materials Chemistry and Engineering, Kyushu University, Kasuga)
Keywords: superconductivity, light metals, machine learning, highpressure torsion, quasistable states
2022年 7 月20日受理[doi:10.2320/materia.61.870]




最近の研究

Al Ti 合金の超伝導転移温度 Tc ( critical temperature )は，
Al の Tc

である 1.20 K を超えない(3)(4)． AlMg 合金の歴史の 2 つの合成法を，熱力学第一法則を用いて対比してみたい．熱力学第一法則は以下の式で表される．

は AlTi 系のそれより古く，Al の Tc は上回るものの，最高

DU ＝ DQ ＋ D W(1)は 1.7 K に留まることが知られている(3)(5)(8) ． Ti 

DU は内部エネルギーの変化を， DQ は熱エネルギーの変化

Mg の二元系においては超伝導の報告はない．元来， Ti はを， DW は仕事の変化を表す．これは，物質の微視的構造

酸素を吸着しやすい金属であり酸化物を作りやすいが，バルが DQ と DW によって制御できることを意味している．加ク体の Ti 酸化物であっても Tc は 1.0 K 以下が多く，最高

熱溶融法は DQ によって物質の微視的構造を変化させる方法

で も 2.3 K と 液 体 ヘ リ ウ ム 温 度 の お よ そ 半 分 に 過 ぎ なである．一方，HPT は DW によって物質の微視的構造を変い(9)(11)．一方で，最近，基板との格子ミスマッチが避けら化させる方法であり，加熱しながら高圧ねじり加工を実施す

れ な い 薄 膜 試 料 で 7 K を 超 え る Tc が 観 測 さ れ て い

れば，DQ を供給しつつ DW を供給することもできる．

でも Tc

る(12)(14) ．また， Mg Ti 酸化物(スピネル化合物)の薄膜試

物性物理学の分野では，高圧力下で超伝導状態を探索する料でも液体ヘリウム温度を超える Tc を実現している．この

際，良好の静水圧縮場を用意することが理想とされてきた歴ように薄膜試料を使った新しい超伝導材料の報告は，「結晶史がある(29)(30)．その理由として，データの再現性を重要視

格子へのひずみ付与が電子物性開拓のブレイクスルーに繋がしたことと，第一原理計算による理論研究と実験結果を対応り得ること」を示唆している．

付ける際に構造最適化を行う上で静水圧縮下が理想的である

軽金属の御三家である Al Ti Mg 三元系における金属間化合物の熱力学的安定相は少なく，現在までに報告されたものはほんの 7 つである(15) ．図に示すように， Al Ti 二元
系に 4 つ， Al Mg 二元系に 2 つ， Al Ti Mg 三元系に 1 つであり，これらは加熱溶融法による物質合成で実現された安定相である．そこで我々は，超伝導の探索範囲を拡大させるために，安定相だけでなく，準安定相をも探索対象にする必要があると考えた．具体的には，加熱溶融法ではなく，巨大ひずみ加工法の一種で大きなせん断ひずみを供給する高圧ね
じり加工法(High Pressure Torsion; HPT)(16)(18)を用いて，機械的なエネルギーを通じた物質合成を試みた．既に高圧ね
じり加工には，難加工性高強度金属(19)，セラミックス(20)，
半導体(21)への応用実績があり，超伝導体の Tc 向上(22)(24)にも成功している．さらに粉体からの物質合成(25)(26)によって線材(27)，シートおよびロッド(28)への応用実績がある．
本研究アプローチの本質を端的に説明するためにも，上記

図1

金属系超伝導体のデータセットを用いた機械学習による Al Ti Mg 三 元 系 の 超 伝 導 転 移 温 ( Tc ) マ ッ ピ ン
グ(2) ．青色の矢印は熱力学的安定相．赤色の〇印は磁気測定によって超伝導転移の有無を調査した組成．赤〇印の大きさは磁気シールド信号の大きさを相対的に表したもので，その中の色は図右端の温度区分を反映．

ま て り あ 第61巻 第12号(2022)
Materia Japan

ことが挙げられる．式( 2 )にひずみテンソルを示す．

e11 e12 e13(2)
e＝ e21 e22 e23
e31 e32 e33
図に示すように，静水圧縮場と HPT の環境の違いを整理してみる．まず，理想的静水圧縮場は対角成分 eij(i＝j)のみを許容する．次に，本研究で用いる HPT は，二つの対向アンビルの間に試料を挿入し，目標圧力まで昇圧後，その圧力(P)を維持したままで回転運動へと移行していく材料加工法
であり，この HPT ではせん断ひずみの非対角成分 eij(i≠ j)が生じる．この非対角成分の導入は静水圧縮場を求めてきた
物性物理学では忌み嫌われてきた成分であり，これをマクロな量子効果である超伝導の開拓に利用する点が本研究の独創性と言える．一般に，高圧ねじり加工を実施すると，転位の導入によって組織の微細化が起こる．この時，材料の高強度化が起こり得るし，水素吸蔵のような機能性も創出できる(18) ．本研究では， DW によって誘起された未知なる準安
定相が，同時に生成した転位等の格子欠陥の存在で長時間にわたって存続させられることにつながる．過去には，Nb とTi の混合物に高圧ねじり加工を施し，超伝導線材の化合物として有名な NbTi を創出した例もある(31) ．また，高圧ね
じり加工による単位胞レベルのひずみ導入によって， Re で



図2



高圧ねじり加工と静水圧縮実験の対比．



は単位胞が膨張し Tc が向上し(19)， Nb でも単位胞レベルの

圧ねじり加工を実施した．手始めに， Al Ti Mg ＝ 1 1 1

ひずみ導入が静水圧縮場で顕在化することで静水圧縮場でのの組成比で高圧ねじり加工を試みたところ，早々と 3 K に

Tc の向上が起こっている(21)(22) ．このように，高圧ねじり

超伝導としか判断できない磁気異常を観測した．しかし，大加工による超伝導状態の安定化に関しては先行研究が複数存

喜びはつかの間で，これは原料の 1 つである純度 99.9 の在することにも注目したい．

Ti にわずかに含まれている不純物によるものであることがAlTiMg の三元系に対して，この HPT を広い組成域に明らかになった．なお，その後これが異常価数状態の Ti 酸

ついて網羅的に実施するには多くの労力と時間を必要とす

化物によるものである可能性が高いことが分かった． Al 

る．そこで国立研究開発法人物質・材料研究機構の超伝導デTi  Mg ＝ 1  1  1 の組成の後は， Al  Ti ＝ 1  3 ， 1  2 ，ータベース(32) を用いた機械学習法により超伝導を示す組成1 1，21 の組成比に狙いを定め，そこに Mg を最大 10

をあらかじめ予測し，探索範囲の目星をつけることにした．

まで添加した．図 1 にて赤い丸で記したところが探索地点であり，丸の大きさは超伝導特有の磁気シールド信号の相対.

超伝導探索における機械学習

的な大きさを表し，中の色は Tc が図右側の 0 ～ 10.5 K を 7分割した温度域のどこに属するかを示している． Al  Ti 

近年，ビッグデータを用いた機械学習を物質開拓の分野で

Mg＝ 1 1 1 と同程度の大きさで同じ水色の丸印は以下でも活用する試みが盛んになっている．それは超伝導体の研究言及する 4 つの点以外の計 8 点で見えている(頂点の 1 つでにおいても例外ではなく，機械学習法を超伝導体の Tc の予

ある Ti の点も含めれば 9 点となる)．これが意味している測に利用することについて先行研究例が報告されていことは，これらの点では Al や Mg が Ti 中に固溶し，金属る(33)(36) ．そこで本研究では，物質・材料研究機構の超伝間化合物を作りにくいということである(26) ．このような状

導データベース(32)にある約1000個の金属系超伝導体のデー

況の中， 2 つの特異な領域の存在に注目したい． 1 つ目はタセットを学習教材として用い，AlTiMg 三元系に対してAlTi Mg＝ 210 の地点であり，ここには濃い青色の超伝導転移温度を予測した．また，本稿の後半で詳述する

小さな丸印が打たれているが，この組成は熱力学的安定相

Al Ti O 三元系に対しては，銅酸化物超伝導体や鉄系超伝(7 つの矢印の内の 1 つ)である Al2Ti の金属間化合物ができ導体を含む約14000個のデータセットに加え，オーバーフィていることによる．もう一つは AlTiMg＝120 の周ッテイングを避けるため細野らの解説(37)にある約500個の非辺であり，この 120 の組成にて本研究で最高の Tc(シャ

超伝導体のデータセットを付け加えた．それらの結果を米国

ープな磁気異常にのみ注目すると 7.2 K，微弱信号まで考慮の“マテリアルズ・プロジェクト”の物質データベースに入れると 93 K)を実現した．ちなみに，この組成は熱力学( Materials Project )(38) と関連付けて眺めることで high Tc

的安定相ではない．このことが我々に教えてくれることは，をもたらす物質組成を予測することができる．

熱力学的安定相ではない領域で HPT によって超伝導特性を

図 1 は Al Ti Mg 系の超伝導転移温度に対する機械学習

示す準安定相が発現しているということである．言い換える予測の結果を示したものである．ここでは 10 回の計算結果と，熱力学的に安定ではない領域の方が，逆に，加圧しながの平均を示している．熱力学的安定相が存在しない領域で，らのせん断ひずみ付与によって準安定相を創り込みやすいと液体ヘリウム温度である 4.2 K を超える Tc の領域が存在いうことである．また，実験結果が，過去の先行研究をデー

し，またその割合が三元系状態図内の面積の 8 割を超える

タセットに用いた機械学習が予測する兆候を再現しているこことを予測している．7.5 K を超える領域に限定しても 3 割とは驚きである．以下では AlTiMg＝120 の組成比に達する．この一見過剰評価とも思える Tc 予測の背景には，における実験結果を紹介する．その中で 50 K 以上の温度域

NbTi(Tc＝9.5 K)(39)や MgB2(Tc＝39 K)(40)の存在があるだ

での磁気異常についても触れる．これは本研究の中で超伝導

ろう．しかし，機械学習が予測した結果は Mg リッチの領の可能性を否定するものではないが，図 1 では，磁気ノイ域を超伝導にとって有望な組成域とは示しておらず，むしろズより格段に大きな信号強度で観測された 10 K 以下の磁気AlTi3 周辺の Mg をほとんど含まない Al25Ti75 ～ Al15Ti85 領

異常の結果のみを反映させたことを予め断っておく．

域に 9 K を超える Tc を予測している．まさに，この予測が本研究において研究を開始する重要な動機となった．

. Al
Ti
Mg系の高圧ねじり加工材の物性測定


HPT による準安定相生成の効果AlTiMg＝120 の X 線回折，高分解能電子顕微鏡実験
図( a )に，室温かつ P ＝ 6 GPa の高圧下で 1 rpm の回転スピードにおいて，AlTi Mg＝ 1 20 組成比の混合物
を高圧ねじり加工処理した材料の X 線回折パターンを示す．

本研究は，上記の機械学習による Tc 予測に基づいている

X 線回折実験は SPring8 の BL04B1 のビームラインにて透ものの，実際には多くの試行錯誤を経て，有望な組成域の絞過法で行われた．直径 10 mm の円板の中心から 4.0 mm 離り込みまでたどり着いた．原料には99.99の Al，99.9のれた箇所に 0.2×0.2 mm2 のサイズの X 線を照射した．回転Ti ， 99.5 の Mg 粉末を用いた．それらの混合粉末を直径

数 N ＝ 100 と N ＝ 500 の試料の結果に共通して， Al と a Ti

10 mm の円板状に固化し，室温もしくは 300°
C( 573 K)で高の回折ピークが観測されており，この測定では金属間化合物




最近の研究

図4
図3

Al  Ti ＝ 1  2 の組成の高圧ねじり加工材の X 線回折パ
ターン(2) ．( a) 室温での高圧ねじり加工( P＝ 6 GPa ， N＝ 100 ， 500 )，( b ) 573 K での 高圧ねじり加工( P ＝ 6
GPa，N＝10)．

Al Ti＝ 1 2 の組成の高圧ねじり加工材の高分解能透過電子顕微鏡観察像(2)．高圧ねじり加工は室温で P＝ 6
GPa，N＝500で実施．

の電子顕微鏡観察は JEOL JEM2100を用いて加速電圧 200の生成は確認されない．Ti による回折ピークは全て aTi に

kV で行われた．主相と呼ぶべきものは Al を固溶した a Ti

よるものであり，その回折強度に比べると Al の回折強度はであるが，図中に示す高速フーリエ変換解析から熱力学的安かなり小さい． a Ti の回折ピークは N ＝ 500 の試料で N ＝定相であることが知られている AlTi および AlTi3 の安定金

100 よりも広角側に観測されており， N の増加によって a 属間化合物が確認できた．この現象を式( 1 )を用いて説明

Ti の格子収縮が起こっていることを示唆している．高圧ねすると， P と N を変数にもつ HPT による DW の供給によ

じり加工による DW に相当するエネルギーの供給によってって，高エネルギーにある一種の励起状態下で固相反応が起Al が Ti の中に固溶したと考えられる．残念ながら，この段こったと言える．このように， Al TiMg＝1 2 0 の組

階では我々が期待したような金属間化合物の生成は起こって成比は本来熱力学的安定相ではないが，高圧ねじり加工材でいない．

はこの組成比近くに存在する熱力学的安定相である AlTi お

図 3 ( b )に， 300 °C ( 573 K )かつ P ＝ 6 GPa の高圧下で 0.2

よび AlTi3 が創製されたことを示す．しかし，これまでの先

rpm の回転スピードにおいて， AlTi Mg＝1 20 組成

行研究から AlTi および AlTi3 は超伝導を示さないとされて比の混合物を高圧ねじり加工処理した材料の X 線回折パタいる．この結果は，後述する超伝導現象の原因になる化合物

ーンを示す．図 3 の結果と異なるのは，vTi の回折ピーク

をこの段階では見つけ出せていないことを示唆しており，金が観測できていることである．しかし，図 3( a )同様新たな

属材料研究の範囲内でこの研究を閉じるなら，前述の固相反

金属間化合物による回折ピークはここでは特定できていない．

応の面白さを述べるにとどまる研究となっていた．

図に，図 3 ( a )で X 線回折パターンを示した N ＝ 500 の試料に対する高分解能透過型電子顕微鏡観察結果を示す．こま て り あ 第61巻 第12号(2022)
Materia Japan







AlTiMg＝120 の磁気測定

HPT によって得られた直径 10 mm の円板試料から，原ながら磁気信号強度が小さくなっている．これは超伝導体に見られる振る舞いである． Tc が絶対零度になる臨界磁場
は，そもそもの磁気異常が高温に現れている割には低めの理上せん断ひずみが入らない中心部分を外すようにして，直150 mT である．反磁性信号の大きさが小さいことも考える

径 4 mm の円板を 4 枚打ち抜き，それらを磁気測定した．

と，超伝導グレインのサイズが磁場侵入長に比べてかなり小図( a )に上記試料の N ＝ 500 の交流磁化の温度依存性を示

さいことが想像できる．

す．挿入図には N＝100の結果を示す．直流磁化測定を採用

図に，上記と同一組成の 300°
C での 0.2 rpm の回転速度

していない理由は，大きな直流磁場を印加すると意中の超伝での P ＝ 6 GPa， N ＝ 10での高圧ねじり加工材の磁気測定の導信号が磁性不純物による常磁性信号に埋もれかねないため

結果を示す．回転数が少なく DW の供給が少ない代わりである．交流磁化は弱磁場下で超伝導信号を高精度に観測すに，加熱によって DQ が付与されている．図 6 ( a )においてる有用な方法であり，超伝導量子干渉素子磁束計を用いて交は 10 K 以下に 3 つのシャープな磁気異常が観測でき，さら流磁場(磁場振幅 0.4 mT )中の磁気応答をフーリエ解析するに挿入図から 90 K 付近にも小さいが磁気異常を観測できことによって観測した．周波数 10 Hz および 100 Hz ともに，

た．低温側の 3 つの磁気異常は図 6(b )より直流磁場を印加10 K 付近と 55 K 付近に反磁性を示す磁気異常を観測した．

すると低温側にシフトした．これはまさに超伝導現象を示唆

これらの磁気異常が渦電流に起因するものであるならば，周する磁気特性である．磁気異常のオンセットを Tc としたと波数が低くなれば低温側に移動するはずであり，このことかきの直流磁場依存性を図に示す．3 K 以下で見られているらも両者とも金属材料による電気伝導性の変化に起因する磁磁気異常については，N が小さいことから Ti 原料中の超伝気異常ではない．回転数の少ない N ＝ 100 では， 10 K 以下

導グレインが高圧ねじり加工材に残っていると考えるのが自の磁気異常はそもそも 4 K と 9 K の異常に分割されている

然である．

ことが判明した．図 5 ( b )には N ＝ 500 の高温側の磁気異常

このように超伝導の兆候が確認できた組成については，残が外部直流磁場印加によってどのように変化するかを示して念ながら X 線回折によって同定できる金属間化合物は存在いる．直流磁場印加によって，磁気異常が低温側にシフトししなかった．微小体積分率の金属間化合物は透過型電子顕微

図6
図5




Al Ti＝ 1  2 の組成の高圧ねじり加工材の交流磁化の温度依存性(2) ．高圧ねじり加工は室温で P ＝ 6 GPa ， N＝500で実施．(a) 周波数依存性，(b) 直流磁場依存性．

Al Ti＝ 1 2 の組成の高圧ねじり加工材の交流磁化の温度依存性(2)．高圧ねじり加工は 573 K で P＝6 GPa，
N＝ 10で実施．(a) 零直流磁場下の交流磁化，( b) 有限直流磁場中での交流磁化．

最近の研究

図7

Al Ti＝ 1  2 の組成の高圧ねじり加工材の超伝導転移温度の直流磁場依存性(2) ．三つの曲線 a, b, c は H ＝ Hc
( 0)[ 1－{ T/Tc(0)}2]を表したもの．高圧ねじり加工は573 K で P＝6 GPa，N＝10で実施．

鏡での電子線回折を用いた直接観察が有用かもしれない．しかし，磁気測定の結果から算出できる超伝導部分の体積分率
は 0.014 であり，微小体積分率の準安定相を透過型電子顕微鏡でピンポイントに探り当てることは困難である．磁気測定は非接触型の物理測定であり，すべての磁気信号を漏らさ

図8

Ti(99.9)の交流磁化の温度依存性( a)と超伝導転移温度の直流磁場依存性(b)(2)．

図9

金属系超伝導体，銅酸化物超伝導体，鉄系超伝導体のデータセットを用いた機械学習による Al Ti O 三元系の超伝導転移温(Tc)マッピング(2)．

ず検出する．現在のところ，超伝導量子干渉素子を用いた高精度磁気測定のおかげで超伝導状態に存在は確認できるものの，その組成は確認できないという状況にある．

.

考察一体，何ができているのか

前章のはじめに触れたが，ここで一つの参考データをお見せしたい．図に原料の 1 つである Ti 粉末(純度 99.9)の交流磁化の温度依存性を示す．図 8( a )において 3 K 付近に
反磁性の信号が観測され，酸素中でアニールすることで図 8(b)に示されるように徐々にこの信号強度が減少していく．
この事実は熱力学的に安定な TiO2 由来の信号ではないことを示唆している．アニールしない状態での磁気信号は直流磁
場印加によって超伝導独特の振る舞いを示す．実はこの信号
は，本探索対象である Al  Ti  Mg 組成比の高圧ねじり加工材の多くで観測できている．図 6 と図 7 の 3 K 付近に見られた磁気異常も，N が小さいゆえに DW の供給が小さく，
Ti 粉末の超伝導相が残存した磁気異常だと考えられる．結局のところ， 4.0 K と 7.2 K の磁気異常が新たに創製された
磁気異常であるという結論に至る．
当初は，超伝導を示す Al Ti Mg 三元系の準安定金属間Ti 系の超伝導は AlTixOy によるものと考えられる．

そこで，今度は Al Ti O 系に対して機械学習を適用し，Tc の予測を行ってみた．その結果は，酸素リッチの領域で化合物の発掘を目指していた．実際には，機械学習も示唆すhighTc が期待されるというものだった．詳細を図に示す

るように Mg を含めない方が Tc が高くなる傾向にあり，結が，その結果は超伝導にならない約500個のデータセット(37)局のところ，AlTi の二元系で超伝導を探索すべきという方を含めた機械学習計算である(ここには示さないが，上記の向に狙いが修正された．ところが実際， Ti の原料でも超伝500個のデータセットを含めずに計算すると，80 K を超える導信号が見えており， Ti が酸素を吸着しやすいことからTc が予測された)．マテリアルズ・プロジェクトのデータを

TiOx が超伝導信号の原因である可能性が高いことが分かっ

基に， highTc の物質を予測すると， AlTi2O7 が候補の一つ

た．信号強度の面からも Al Ti 系で見られた超伝導信号がに挙がる．この物質は以前超伝導の可能性が示唆されたこと

Ti 原料の超伝導信号の大きさと同程度であることから，Al

がある物質であり，その後半導体として論文発表されていま て り あ 第61巻 第12号(2022)
Materia Japanる(41)．この AlTi2O7 は， 1960年代にマグネリによって精力

現在，Ti 酸化物や Al 酸化物を出発点にしたマグネリ相の研的研究されたマグネリ相(42)なる物質群に属し，Ti の価数は究を遂行中であり，強ひずみを用いた電子物性の開拓に大き＋ 3.5である．マグネリ相とは， TinO2n－1( n ＝ 3－ 10)の組成な潜在性を感じている．

式を有し，O/Ti の割合が1.6以上の非化学量論的相の一種である．マグネリ相の Ti の価数は最安定の＋ 4 価ではなく，本研究は公益財団法人軽金属奨学会「教育研究資金」なら一種の異常価数状態とみなすことができる．実は，表 1 のび に 文 部 科 学 省 科 学 研 究 費 補 助 金 ( No. JP19H00830 ，

ところで high Tc の Ti 酸化物として紹介した Ti4O7 もマグ

JP20H02479)の支援を受けて行われたものである．

ネリ相であり，高圧ねじり加工による強ひずみが特殊な価数を有する Ti の酸化物を生成させている可能性が高い．最近

文

献では水素化物超伝導体でもマグネリ相の重要性が指摘されており(43) ，本研究を高圧ねじり加工による特殊価数状態の創出と位置付けると，物性物理学と金属材料研究の境界領域における研究として，その独創性を再認識できる．
50 K 以上の温度域でわずかながらに見えている反磁性信号については， Al Ti O の機械学習とコンシステントではあるが，磁気異常が観測される温度が予想を上回るほどに高過ぎ，この段階で超伝導転移であると決めつけることは性急である．超伝導以外に考えられる要因として，スピンパイエ
ルス転移のような構造相転移を伴う磁気異常(44)(46) の可能性があることを付記しておきたい．非化学量論的組成を有する(超伝導ではない)バナジウム酸化物でも超伝導を思わせる
磁気異常を見せている例(47) があり，十分な確認実験が必要である．超伝導と思われる組成の体積分率を増やし，電気抵抗測定を成功させることが望まれる．
最近，高温超伝導体の代表的物質群である CuO2 系と類似の構造をもつ NiO2 系が，新たな超伝導体として注目されている(48)．NiO2 系では，基板とのミスマッチングによるひずみを受け，Ni2＋ ではなく Ni1＋ の異常低原子価状態をとることが超伝導の発現に重要であることが分かっている．このよ
うに，本 AlTixOy 系において「塑性ひずみがきっかけになり
異常原子価状態が実現される」というシナリオとの類似点が多い． CuO2 系と NiO2 系には構造類似性があり，そこに同じ遷移金属系の TiOx 系が加わることは学術的に大きな価値
がある．

.

お わ

り

に

最近流行の機械学習を探索指針にして，さらに，準安定状態を実現するために高圧ねじり加工を使用して，怖いもの知らずで超伝導状態探索を行った．AlTiMg 系での超伝導探索という当初の目標とは違う方向に研究は進展し，マグネリ相系での超伝導探索へと展開しようとしている． Ti 酸化物の薄膜試料や NiO2 系において，ひずみを利用した状況で異常原子価状態が実現できていることを考えると，本研究のマグネリ相も強ひずみを必要としていることは相通じるものがある．強ひずみ加工がマクロな量子効果である超伝導にプラスの要因として働いていることに多くの読者は戸惑われるのではないかと想像するが，常識を逸脱した物理現象を追跡しているところに本研究の新規性がある．線材化の可能性と“highTc & highJc”の達成にはまだまだ至っていないが，( 1 ) 北澤宏一応用物理，80(2011), 371382.
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★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
美藤正樹
1998年 九州大学大学院工学研究科応用物理学専攻博士課程 修了
1999年 九州大学 助手(大学院工学研究科エネルギー量子工学専攻)
2002年 九州工業大学 助教授(工学部電気工学科)
現職 九州工業大学 教授(工学研究院基礎科学研究系)
2012年 2 月専門分野高圧物性◎高圧力磁気測定技術の開発とそれを用いた高圧物性研究に従事．巨大ひずみ加工を用いた電子物性開拓の研究を精力的に実施．

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杢谷成道

唐

永鵬

美藤正樹

松本

村山光宏

堀田善治

要


