3年前に液体窒素の壁を破った超伝導体の一族に、新たな最高記録が加わった。100.5 Kで超伝導の兆候を示すニッケル酸塩が、この材料クラスで報告された中で最も高い値に達したのである。ただし、本日Nature Communicationsに発表されたこの進展は、単に温度のはしごの上の新しい数字ではない。中山大学とHPSTARにまたがる中国の共同研究チームによるこの論文は、単一の構造量、すなわちニッケルと酸素の層間距離が、この材料群全体のものさしとして機能すると主張している。その距離を縮めれば、超伝導転移温度は上昇するという。
この材料はラドルズデン・ポッパー型ニッケル酸塩であり、2023年に超伝導体として発見された層状化合物である。1986年以降、高温超伝導を支配してきたセラミックスである銅酸塩にとって、初めての信頼できる競争相手を開いた。2023年7月、10 GPa（10万気圧）以上に圧縮されたLa3Ni2O7結晶は80 K近傍で超伝導の兆候を示し、銅酸塩以外で初めて液体窒素の沸点77 Kを越えた。今回の研究は、ランタンをネオジムに置き換えることでその前線をさらに押し広げる。これは追加の圧力のように作用する化学的な圧縮である。
圧力に応答する格子
中山大学のMeng Wang氏とHualei Sun氏、およびHPSTARのViktor Struzhkin氏が率いるチームは、xが0から2.4までのLa3-xNdxNi2O7の多結晶試料を合成した。これはこれらの化合物でこれまでに達成された中で最も高い希土類置換量である。ネオジムイオンはランタンイオンより小さいため、置換のたびに格子は圧縮され、最も強く圧縮されるのはニッケルと酸素の面に垂直な軸に沿った方向である。
超伝導への効果は劇的である。高圧下では、転移の輸送オンセットが、未添加の化合物の82 Kから、34.9 GPaでのLa0.9Nd2.1Ni2O7の93 K、そして40.3 GPaでの最も添加量の多い試料の92 Kへと上昇する。抵抗の微分は96 Kから97 Kで兆候を示し、個々の結晶粒の超伝導応答を検出する高周波透過法では、33 GPaにおけるx = 2.1の化合物で100.5 Kの明確な異常が記録された。
100.5 Kという値は、高周波法による超伝導の兆候であり、電気抵抗ゼロの測定でもマイスナー効果でもない。輸送データには依然として残留抵抗が見られ、著者らはこれを試料の多結晶性とダイヤモンドアンビルセル内の圧力不均一性に帰している。この論文は未編集の早期公開原稿であり、出版社は最終刊行前に誤りが残る可能性があると注記している。
ものさし
この論文で最も重要な主張は、温度そのものではなく、その背後にあるパターンである。常圧の薄膜を含むニッケル酸塩ファミリー全体で、最大転移温度は単一の構造パラメータに追従する。すなわち面外格子定数、本質的にはニッケルと酸素の二層間の間隔である。この研究のプレプリント版で、著者らはこの関係を、層間間隔0.1ナノメートル（1オングストローム）あたり転移温度およそ28 Kと定量化している。最大Tcの近傍では、加圧されたバルク結晶も薄膜も、すべての試料が狭い格子パラメータの窓の中に収まる。
その相関は、特定のペアリング機構の証拠である。著者らはこれを層間磁気交換の増強として解釈している。層が押し付け合わされると層間の磁気結合が強まり、その結合が超伝導ペアを結び付ける役割を果たすという。この描像を支持するように、試料中の磁気スピン密度波転移温度は添加量とともに上昇し、未添加の化合物の138 Kから最大置換時の161 Kに達する。これはより強い磁気相関を示している。
c軸のものさしは、この分野に実用的な道具ももたらす。任意の組成を手当たり次第に調べる代わりに、研究者は格子間隔を設計目標として使うことができる。これは、どの化学置換と圧力がTcをより高く押し上げるかを予測する構造記述子である。同じ大学による付随する理論論文は、ネオジム置換率約70%で最大の転移温度を予測しており、実験的な最適値と一致する。
兆候であり、まだ確定した記録ではない
文脈が重要である。2026年初頭にNatureで報告された、サマリウム置換による前回のニッケル酸塩記録は、最も添加量の多い結晶で96 Kのオンセットに達し、さらに重要なことに、73 Kで真のゼロ抵抗を達成し、60 Kでマイスナー効果も測定された。今回のネオジム研究は輸送オンセットが約93 Kと報告されており、名目上はそのサマリウムの記録を下回る。真に新しい数字は100.5 Kの高周波の兆候である。前駆的な兆候とバルク超伝導状態との区別は、まさにニッケル酸塩の主張がこれまでにつまずいてきた点である。
再現性は未解決の問題である。理化学研究所（RIKEN）の独立したグループは、2026年のプレプリントで、自らのネオジム添加試料では20 GPaまで超伝導を再現できず、93 K近傍の弱い抵抗異常しか観測されなかったと報告している。この分野は、酸素含有量と、競合する層構造のインターグロース（相互成長）に敏感であることが知られている。著者らは、最も添加量の多い化合物の10 K近傍の異常が、そのような三層インターグロースに由来する可能性があることを認めている。
この研究が並外れた明快さで確立したのは、設計原理である。100.5 Kが超伝導転移であるかどうかの最終的な判定がどうなろうと、c軸の相関は、加圧されたバルク試料と薄膜の双方で、またランタン、サマリウム、ネオジムの置換のすべてにわたって成立する。ニッケル酸塩で100 Kを超える道は、この論文が示唆するように、層と層の間の空間を1オングストロームずつ進む。
出典
1. Zhengyang Qiu, Junfeng Chen, Dmitrii V. Semenok, et al., “High-temperature superconductivity at 100 K in La3-xNdxNi2O7,” Nature Communications (2026), published August 12, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-76534-z. https://www.nature.com/articles/s41467-026-76534-z
2. プレプリント（同一グループ）：”Interlayer coupling enhanced superconductivity near 100 K in La3-xNdxNi2O7,” arXiv:2510.12359.
3. 前回の記録：”Bulk superconductivity up to 96 K in pressurized nickelate single crystals,” Nature 649, 871 (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-09954-4.
4. 発見の論文：”Signatures of superconductivity near 80 K in a nickelate under high pressure,” Nature 621, 493 (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06408-7.
5. 独立した反論：RIKENプレプリント arXiv:2604.13875（20 GPaまでのLa2NdNi2O7では超伝導は観測されず）。
6. 分野の総説：”Recent progress in nickelate superconductors,” National Science Review（EurekAlert!経由、2025年10月）。https://www.eurekalert.org/news-releases/1103796
雅子 訳