世界最高性能の鉄系高温超伝導磁石の開発に成功

• 作りやすく、使いやすい超伝導磁石が期待されていた
• 研究者の知見とAIを融合した設計手法により、効率的に合成プロセスを探索
• 世界記録の2倍超の磁力を持ち、磁場安定性にも優れた小型超伝導永久磁石を実現

　東京農工大学の山本 明保 准教授、德田 進之介 氏（博士後期課程修了）、石井 秋光 氏（博士後期課程修了）、山中 晃徳 教授、九州大学の嶋田 雄介 准教授、ロンドン大学キングス・カレッジのマーク エインズリー 講師らは、人工知能（AI）の手法の1つである機械学習を合成プロセスに活用することで、世界最高の磁力を持つ鉄系高温超伝導体の永久磁石を開発、テスラクラスの強力磁場を安定保持することに初めて成功しました。
　高温超伝導体では、磁力の元となる超伝導電流が結晶粒界（超伝導体の結晶と結晶の間のつなぎめ）で抑制される課題がありました。本研究では、無数の結晶と結晶粒界から構成される多結晶材料の複雑なミクロ構造を超伝導電流が流れやすいように制御するため、研究者の経験とアイディアに基づくアプローチと機械学習を用いたAIによるアプローチとを融合した合成プロセスの設計手法を構築しました。この新しいプロセス設計手法により、世界記録の2倍以上強力な磁力を持つ小型の鉄系高温超伝導永久磁石の開発に成功し、医療用MRIレベルの優れた磁場安定性を持つことを実証しました。鉄系高温超伝導永久磁石は、一般的によく用いられており安価な多結晶型材料（セラミックス材料）の合成プロセスを応用できることから作りやすく、また希少な冷却剤を必要とせず小型冷凍機で運転できるため、多様な超伝導機器・システムへの応用に貢献すると期待されます。
　本研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業 CREST（「実験と理論・計算・データ科学を融合した材料開発の革新」領域、「超伝導インフォマティクスに基づく多結晶型超伝導材料・磁石の開発」課題（研究代表者：山本 明保、JPMJCR18J4））の一環として、日本学術振興会 科学研究費補助金の助成、文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業、東京工業大学科学技術創成研究院フロンティア材料研究所共同利用研究の支援を一部受けて行ったものです。
　本研究成果は、6月7日（金）午前1時（現地英国時間）にSpringer Nature科学誌「NPG Asia Materials」のオンライン版で公開されました。

論文名：“Super-strength permanent magnets with iron-based superconductors by data- & researcher-driven process design”（データ＆研究者協奏駆動型プロセス設計による鉄系高温超伝導体の超強力永久磁石）
DOI： 10.1038/s41427-024-00549-5
URL： https://www.nature.com/articles/s41427-024-00549-5

• 本研究の詳細についてはこちら

総合理工学研究院　嶋田　雄介　准教授