通过冷却至极低温度将电阻变为零的超导线圈中,在没有外部电流供应的情况下持续存在电流的现象被称为“持久电流”。 解析物质分子结构和特性的核磁共振(NMR)装置利用的就是此时产生的强磁场。相对于在液氦温度(零下269℃)下变为超导状态的“低温超导”,在液氮温度(零下196℃)下也能变为超导状态的“高温超导”存在广泛的实用化需求 。这是因为高温超导线材被冷却至液氦温度时,可以产生远远高于低温超导线材的磁场。
依靠持久电流的全年磁场变化。通过记录NMR信号的峰值精确地测量了磁场。
日本理化学研究所生命机能科学研究中心的柳泽吉纪组长等人组成的联合研究团队,在2018年全球首次成功开发出了采用高温超导线材的NMR装置。此次通过使该装置连续两年在400MHz的磁场下实现持久电流运行,持续对磁场进行了精确的测量,从而首次证实了可以长时间维持稳定的持久电流。每小时的磁场变化率在2018年时为10亿分之一,该数值随着时间的推移不断变小,到第二年变成了300亿分之一。这意味着在不供应电流的情况下,磁场也能连续产生300万年。
今后,联合研究团队计划以该项研究成果为基础,开发磁场强度超过目前的1.2GHz,达到1.3GHz的超高磁场装置。另外,进一步发展此次的研究成果,未来还有望开发出不使用稀少且昂贵的液氦材料的体积小且通用性高的NMR装置。
文:JSTnews 12月号
翻译编辑:JST客观日本编辑部