国立研究開発法人 物質・材料研究機構 中核機能部門 強磁場ステーション

高さ5 m。見上げるばかりの巨大NMR装置の上部には、日の丸が誇らしげに掲げられています。
「国産ロケットには日の丸がペイントされていますよね。それなら国産NMRのフラッグシップであるこの装置にも日の丸があってもいいんじゃないかと考えたのです」
NIMS中核機能部門強磁場ステーション長、清水禎教授は満足気に語ります。

NMR装置にとってマグネットが発生させる磁場の強さと測定できる原子の種類と分解能は比例関係にあります。そのため、より強い磁場を発生させるために、材料開発や構造設計が様々に試みられてきました。現在使われているNMRのマグネットはニオブ３スズといった金属系の超伝導体ですが、発生させられる磁場は、理論上、1,000 MHzが限界です。1980年代後半にはすでに600 MHz NMRが完成しており、有機物質の主要核である水素核、炭素、窒素、リン等は観測できていましたが、カルシウム、マグネシウム、チタンなど、無機化学、材料科学などに必要な原子を測定するにはさらに大きなブレークスルーが必要でした。

1988年、それはNIMSの前身、金属材料研究所で起きました。同研究所の前田弘氏がセラミックの一種、銅酸化物にビスマスを混ぜたものが良好な超伝導性を示すことを発見したのです。発生できる磁場の限界も理論上は金属系の2倍の2,000 MHzまで望めることがわかりました。

1,020 MHz NMR装置のある第1NMR実験棟

吉報がもたらされたのは、2006年のこと。合成法や製造方法が洗練されたことでセラミック超伝導体の線材化が実現したのです。コイル化の問題はまだ解決されていませんでしたが、 (独) 科学技術振興機構の支援を受け、NIMS、理化学研究所、神戸製鋼、日本電子合同で、超1 GHz NMRを開発するプロジェクトをスタート。ほどなく最大の関門であったセラミックを折らずに曲げる技術を神戸製鋼が開発に成功し、セラミックの超伝導コイルが実現。プロジェクトは加速していきます。JEOLが開発した世界最高の分解能を持つプローブもはずみをつけました。

2010年には早くも組み立てが開始。もはや完成は時間の問題と思われたその矢先、未曾有の大地震が東日本を襲いました。2011年、東日本大震災の震度6弱の強い揺れは装置の重要部分をことごとく破壊。開発は中断を余儀なくされてしまいます。さらに不幸は続きます。2013年、復旧を急ぐ中、プロジェクトのリーダーだった木吉氏が急逝してしまったのです。
「あと一歩だったのに。本当に残念です。しかし、日本の超伝導技術の集大成として木吉さんをはじめとする多くの研究者、技術者が心血を注いで作り上げてきた物をここで終わらせてはなりません。スタッフ全員が無我夢中で装置に向かっていました」
木吉氏の後を引き継いだ清水氏は、悲しみの癒える間もなく修復作業に奔走。そして2014年10月17日、ついに磁場は1,000 MHzを突破し、1,020 MHzを記録したのです。