子レベルの薄さ（厚さ：1.5nm）の新しい高誘最近発見された鉄系超伝導体は，銅酸化物高温電体シートを発見し，ビーカーを使ったナノの超伝導体に次ぐ第二の高温超伝導になるものと積木細工で世界最高性能の薄膜コンデンサ素子期待され，世界中で精力的な研究がなされていの作製に成功した．

る．鉄系超伝導体の中で最もシンプルな結晶構

Z 型六方晶フェライト
室温かつ弱磁場で電気磁気効果

近年の携帯電話，パソコンの高機能化に伴い，造を有するのが FeSe である．FeSe は超伝導コンデンサの需要も急速に伸びており，小型で転移温度 Tc が約 10K の超伝導体であるが，圧大容量，高機能のコンデンサの開発が重要となっ力をかけると Tc～37K まで飛躍的に上昇する

大阪大学基礎工学研究科の木村剛教授らのている．現在，コンデンサには，チタン酸バリことが最近明らかになり注目を集めている．

研究グループは，ストロンチウム，コバルト ,ウムなどの高誘電体セラミックスから作製した

この FeSe と結晶構造が大変よく類似してい鉄および酸素からなるフェライト磁石と類似の誘電体膜が使われており，誘電体膜を薄膜化するものに FeTe があるが，反強磁性体で超伝導材料を用いることにより， 通常は「電場（電ることで，素子の小型化，高性能化（大容量化）は示さない．一般に，磁気秩序が存在すると超圧）」の印加によって制御される電気分極を「室を実現してきた．しかし，現在の高誘電体膜に伝導が発現しない．そこで，固相反応法でイオ温」において「弱い磁場」の印加によって制御は，製造プロセスによる加工限界（薄膜化限界）ン半径の小さな S を 20％ドープした FeTe0.8S0.2させることに成功した．

や，ナノサイズに薄膜化すると，誘電率が低下を作成したところ，磁気秩序の抑制には成功しするという問題があり，これがさらなる高性能たが，残念なことに超伝導は出現しなかった．

化を目指す上で大きな障害となっていた．

ところが，その試料をしばらく大気中に放置し外部から印加された電場により物質に磁化が誘起される現象，また逆に，外部から印加された磁場により物質に電気分極が誘起される現象

今回，研究グループは，小型，高性能のコンていたところ，数日後にはなんと超伝導体になっは「電気磁気効果」と呼ばれ，古くは 19 世紀デンサ素子を開発する新しい手法として，ナノていたのである．この現象を詳しく調べたとこ

末のフランスの科学者ピエール・キューリーのレベルでも機能する高誘電体の探索を行い，分ろ，水と酸素が共存すると超伝導が発現しやす提案に端を発し，1960 年代から 1970 年代にか子レベルの薄さの高誘電体シート（ペロブスカいことがわかった．しかし良質な超伝導が出現けていくつかの先駆的な研究が行われた．電気

イトナノシート（Ca,Sr）
2Nb3O10）を発見した．

するには，数ヶ月もの時間が必要である．そこ

磁気効果を利用すれば，電場（磁場） 制御にさらに，環境にやさしい水溶液プロセスを用いで，もっと短時間に効率よく超伝導を誘発させよって磁気（強誘電）ドメインをスイッチさせたナノの積木細工で，ナノシートを 1 層ずつ精る良い液体はないかと，例えば，水酸基 OH- なる新規のデバイスや光の偏光制御を電場および密に積み重ね，酸化物や白金の電極基板上に高どが含まれた液体，メタノール，エタノールな磁場で行うといった磁気光学素子などへの応用品位の積層薄膜素子を作製した．こうして作製

どを試したが，期待した効果は得られなかった．

が期待できる．それゆえ近年，基礎および応用した薄膜コンデンサ素子は，優れた誘電特性を

そのころ偶然，研究室で宴会が催され，もしの両面の興味から精力的に研究が進められてい有し，膜厚 5～20nm の超薄膜素子で世界最高のかしたらお酒で超伝導が発現するかもしれない

る．しかしながら，これまで報告されている材誘電率（210～240）と低リーク電流特性（10-8と思いつき，実際に実験してみた．用いたお酒料においては，室温よりはるかに低い温度でしA/cm2 以下）を実現した．

は，赤ワイン，白ワイン，ビール，日本酒，ウか電気磁気効果が観測されていない．さらに，イスキー，焼酎の 6 種類である．それぞれのおこれらの材料における電気磁気効果発現のため酒と，比較のために，純粋，水エタノール混合には，数万ガウスという非常に強い磁場を必要溶液， 無水エタノールに試料を浸し，70℃でとしていた．これらの理由のため，これまで電24 時間加温した．図に，磁化率より見積もっ磁気効果を応用した実用的な各種デバイス，メた超伝導体積率を示す．水エタノール混合溶液

モリ等を構成することが困難であった．

ではアルコール濃度に依存せず超伝導体積率が10％前後と少ないのに対し，酒では最も少ない

今回，「Z 型六方晶フェライト」と呼ばれるス
トロンチウム，コバルト，鉄および酸素から焼酎でもそれの 2－3 倍，そして，最も大きいなる酸化物セラミックス（化学式 Sr3Co2Fe24O41）

赤ワインでなんと 6－7 倍もあった．エタノー

が，室温領域かつ数百ガウスという弱い磁場のル濃度が同程度である赤ワイン，白ワイン，日印加で顕著な電気磁気効果を示すことを発見し今回の成果は，高誘電体ナノ材料を利用した

本酒において超伝導体積率に大きな違いがあるた．今回の成果によって，室温において弱磁場新たな電子素子作製技術を与えると同時に，ペことから，お酒に含まれる水エタノール以外ので動作する電気磁気効果が実現され，同効果をロブスカイトナノシートが持つ高誘電率， 低成分が超伝導発現に寄与していることがわかる．

利用したメモリ素子などの電子デバイスへの応リーク電流特性という特徴を利用した大容量コ

高野らは，「思いついたことは何でもやってみ用に向けた研究・開発が加速することが期待さンデンサや低消費電力型メモリへの応用展開がることが大切なんですね．今後，お酒と試料のれる．また，これまでフェライト磁石，マイク期待される．

反応前後の成分分析を行い，超伝導発現のメカロ波素子さらにギガヘルツ領域での吸収体など

本研究は，科学技術振興機構 CREST 研究のとして利用されてきた六方晶フェライトの新た一環として行われた．

な機能開拓という意味でも今後の研究の展開が（（独）
物質・材料研究機構 国際ナノアーキテク
トニクス研究拠点期待される．
（大阪大学基礎工学研究科
連絡先：〒 560-8531

教授

木村剛

大阪府豊中市待兼山町

1-3，E-mail：kimura@mp.es.osaka-u.ac.jp）

長田実

ニズムを解明したい」と述べている．

連絡先：〒 305-0044 茨城県つくば市並木 1-1，E-mail：osada.
minoru@nims.go.jp）［2010 年 10 月 27 日原稿受付］

URL：http://www.crystal.mp.es.osaka-u.ac.jp［2010 年 9 月 27 日原稿受付］

ナノの積木細工で高性能薄膜コンデンサ

お酒を使って超伝導発現に成功（独）物質材料研究機構

超伝導材料センターの高野義彦らのグループは，お酒を用いて鉄系（独）物質・材料研究機構

国際ナノアーキテ

超伝導の誘発に成功したと発表した．さまざま

クトニクス研究拠点の長田実 MANA 研究者，な酒で試験した結果，最も効率よく超伝導が出佐々木高義主任研究者らの研究グループは，分現したのが赤ワインであったことが報告された．

セラミックス45（2010）No. 12

図さまざまなお酒に 70℃ 24 時間浸した試料の超伝導体積率［2010 年 10 月 31 日原稿受付］

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