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レアアース

超伝導の常識を覆すレアアース(CeCu2Si2)発見!BCS理論や磁気的ゆらぎに関係しない第3の超伝導

 超伝導の起きる理由「BCS理論」と「磁気的ゆらぎ」

 超伝導(superconductivity)とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスにより発見された。

 超伝導が起きる理由としては、BCS理論がある。BCS理論では電子-格子相互作用を介して電子同士がフォノンを仮想的に交換(或いはフォノンを介して運動量を交換)することによって、電子同士に引力が働くと考える。この引力によって生じる電子対(スピンは互いに逆向き、かつ対の全運動量がゼロ)をクーパー対(クーパーペア)と言う。

 ところが、従来の超伝導体では、このBCS理論によって超伝導が引き起こされることが確立しているが、銅酸化物超伝導体や鉄系超伝導体などでは従来の発現機構では説明がつかず、これらの非従来型超伝導の発現機構の解明は、物性物理学における大きな課題の一つとなっている。


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温泉に棲む極限環境微生物が、強酸性(pH 1.0)で、レアアースを効率よく吸収!

 温泉紅藻がレアアースを効率よく吸収

 硫酸性温泉に生息する紅藻 Galdieria sulphurariaが、特定の条件下で、希少金属のレアアースを効率よく回収することを、筑波大学生命環境系の蓑田歩(みのだ あゆみ)助教らが実証した。レアアースのリサイクルに役立つ可能性がある。産業技術総合研究所の宮下振一研究員、稲垣和三研究室長、大阪大学の山本高郁招へい教授、東京薬科大学の都筑幹夫教授との共同研究で、10月2日付のドイツ科学誌Applied Microbiology and Biotechnologyのオンライン版で発表した。

 レアアースのリサイクルでは、大量の鉄や銅を含む酸性の廃液中に、ごく少量含まれるレアアースを高い効率で選択的に回収する技術が必要となる。今回、蓑田助教らは、高温・酸性条件に生息する硫酸性温泉紅藻Galdieria sulphurariaに着目し、5種類の培養条件で、レアアースをどれだけ吸収するかを調べた。

 この紅藻は40℃、準嫌気従属栄養、pH1.0の条件下で、複数の金属を含む酸性溶液から、0.5~5ppmの低濃度のレアアースだけを高効率、選択的に回収できることを見いだした。さらにその仕組みは、従来提案されている微生物の細胞表面による金属回収方法とは異なり、生物活性が必要なことを明らかにした。


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