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医療用MRIや量子コンピューターで使われる4K（約マイナス269度）の極低温冷却は、レアアースや液体ヘリウムへの依存が課題となっている。国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）は2025年12月24日、銅や鉄、アルミニウムなど生産量の多い元素だけで、4K級の極低温冷凍機に使える新しい蓄冷材を開発したと発表した。
4K冷却の「部材」を置き換える意味
蓄冷材（冷凍機の蓄冷器に詰め、熱を受け渡す材料）は、4K近傍で冷却性能を左右する。従来はホルミウムなど希少元素を使う例が多く、NIMSの発表ではホルミウムの年間採掘量は100トン規模にとどまるという。部材レベルで供給不安が起きれば、病院の装置更新や研究設備の増設にも影響が及びかねない。
研究チームは、機械式のGM冷凍機（ギフォード・マクマホン式）に向け、ありふれた元素で同等の温度域を狙った。現場感覚で言えば、超電導MRIの保守や研究施設の冷却系で「材料の調達に時間がかかる」場面を減らし、装置稼働を資源制約から切り離す方向性を示した形だ。
鍵は磁性の特殊性、残るのは実装の壁
材料の設計では、三角格子に由来するフラストレーション（スピンの競合）という磁性体の性質を利用した。NIMSによると、この性質が低温での熱の持ち方に効き、レアアースや液体ヘリウムを前提にしてきた極低温冷却の選択肢を増やす。成果は2025年12月22日付でScientific Reportsに掲載された。
一方で、研究成果が直ちに量産や既存装置の置き換えに直結するとは限らない。資源依存を減らせる利点と引き換えに、加工性や長期安定性、既存の冷凍機構成での最適化など「実装の手間」が新たに問われる。次の焦点は、実機条件での冷凍能力や寿命データを積み上げ、医療・研究の調達現場で採用判断できる形に落とし込めるかだ。
