研究成果
第2世代高温超伝導ワイヤを使用したNMR磁石の開発に世界で初めて成功
理研ライフサイエンス技術基盤研究センター（渡辺恭良センター長） 構造・合成生物学部門（白水美香子部門長）NMR施設（前田秀明施設長）の柳澤吉紀基礎科学特別研究員らは、世界で初めて第2世代高温超伝導ワイヤ（レアアース系）を用いたNMR磁石を開発しタンパク質のNMR信号を取得することに成功しました。この研究は、（独）物質・材料研究機構、千葉大学大学院工学研究科、ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー（株）、（株）JEOL RESONANCEと共同で進めている科学技術振興機構（JST）研究成果展開事業（戦略的イノベーション創出推進プログラム）により行われました。
これまでのNMR磁石は、液体ヘリウム（-269℃）温度で利用する低温超伝導ワイヤを用いて製作されていましたが、1ギガヘルツ（23.5テスラ）が磁場の限界で、さらに磁石が巨大になる欠点を持っていました。近年になり、液体窒素（-196℃）温度でも使用できる高温超伝導ワイヤが市販化され、新たな磁石の開発が世界的に進んでいます。高温超伝導ワイヤには、第1世代のビスマス系ワイヤと第2世代のレアアース系ワイヤがありますが、機械的にきわめて強靭な第2世代のワイヤを利用すれば、NMR磁石の高磁場化とコンパクト化を実現できます。しかしながら、理研を中心とした最近の研究により、このワイヤを磁石（コイル）に巻くと次のような2つの問題が生じることが明らかになりました。(1) 多層構造を持つ第2世代の高温超伝導ワイヤを冷やすとワイヤが損傷し、超伝導特性の劣化が生じます。(2)磁石に電流を流すと、ワイヤに磁場を遮蔽する電流が生じ、精度の良い磁場を作ることが難しくなります。共同研究グループは、これらの困難を克服して、第2世代高温超伝導ワイヤを使用したNMR磁石の開発に世界で初めて成功し（右図）、タンパク質の2次元NMR測定が可能であることを実証しました。
本成果は、従来よりも圧倒的にコンパクトでありながら1ギガヘルツを超える超高磁場を発生するNMR磁石の実現にむけた世界的な一歩です。研究グループは、ワイヤそのものをコンパクトにする技術にも取り組んでおり（http://www.riken.jp/pr/press/2013/20130812_1）、今後も目標に向けた技術の開発を進めていきます。
本研究成果はオランダの科学雑誌『Journal of Magnetic Resonance』に掲載されました。
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