| 研究課題/領域番号 |
18H01712
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
松本 要 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10324659)
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| 研究分担者 |
堀出 朋哉 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70638858)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
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| キーワード | 超伝導 / 臨界電流 / 磁束ピンニング / 薄膜 / シミュレーション / TDGL / ナノ組織制御 / 時間依存GL方程式 / 大規模シミュレーション |
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| 研究成果の概要 |
ゼロ抵抗超伝導電流の増大には量子渦糸のピン止めに最適なナノ組織を材料中に導入する必要がある。本研究では，超伝導材料中のナノ組織データを組織観察によって採取して計算機に取り込み，時間依存Ginzburg-Landau（TDGL）方程式に基づくピン止め数値シミュレーションを実行し，超伝導臨界電流密度を予測した。実測値との対応関係を詳細に調べた結果，高温超伝導薄膜のJcの実験結果をほぼ正確にシミュレートできることが今回初めて明らかになった。こうして，従来の試行錯誤的実験アプローチを超え，ナノ組織デザインによって超伝導材料開発を加速する新手法を創出することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
計算材料科学の進展と，材料の微細構造解析における3Dデータ取得技術の発展は材料開発において新たな地平を開きつつある。超伝導材料分野では，超伝導の動的現象を記述するために見いだされたTDGL方程式の材料開発への応用が期待できる。TDGL方程式に含まれるパラメータは微視的理論と直接つながっており，現実のナノ組織に対してTDGLシミュレーションを実行することで多体問題をまるごと数値的に解いて現実に近いJcの予測ができる。新たな材料開発を加速する手法を生み出すことは，超伝導分野の理論や応用を刺激すると共に，他の構造材料・機能性材料への展開にも有効であると考えている。
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