超导技术及其发展历程
超导发展历程

超导发展历程超导发展历程始于1911年,当时荷兰物理学家海克·克朗伯士发现在低温下某些物质的电阻突然消失,这一现象被称为超导。
然而,在接下来的几十年中,超导研究进展缓慢,直到1957年,美国物理学家约瑟夫·巴丁和约瑟芬·巴丁成功实现了铌的超导,为超导研究注入了新的活力。
随着技术和理论的进一步进展,超导材料的研究逐渐深入。
1962年,美国物理学家约瑟夫·巴丁和理查德·费曼提出了巴丁-费曼理论,成功解释了超导现象的本质,并预言了一种新型超导材料——高温超导体。
然而,直到1986年,高温超导体才被发现,使得超导研究进入了快速发展阶段。
高温超导体的发现引起了全球科学界的巨大关注与研究热潮。
短短几年内,人们不断发现了具有更高临界温度的高温超导体,这使得超导技术渐渐走出实验室,应用于现实世界。
1996年,瑞士物理学家卡尔·奥斯廷和约瑟夫·努尼斯因在超导电缆领域的突破性工作而获得诺贝尔物理学奖。
随着超导技术的进一步发展,越来越多的应用领域开始探索超导的潜力。
超导磁体广泛应用于核磁共振成像、加速器和磁悬浮等领域。
超导电缆在能源传输方面具有巨大潜力,能够降低能源损耗并提高传输效率。
超导量子比特的研究为量子计算机技术的发展提供了新的思路。
当前,超导技术正面临着新的挑战和机遇。
科学家们正在不断寻找更高温度的超导体,以降低制冷成本并推动超导技术的普及应用。
同时,超导技术在电力、能源和通信等领域的应用潜力巨大,有望为人类社会带来革命性的变化。
在不远的将来,超导技术有望成为新能源、新材料和新型器件发展的重要推动力量。
超导技术发展与应用前景

超导技术发展与应用前景一、超导技术简介超导技术是指一种电性现象,即在特定的材料中,当材料的温度降到以下一定温度(低于材料的临界温度),该材料的电阻将变为零、电导率将趋近于无穷大的现象。
超导技术的发展历经了几十年的时间,现已广泛应用于电力、磁共振、粒子加速器等领域。
二、超导技术的发展历程超导技术的研究始于1911年,当时荷兰物理学家海克横斯发现在温度很低的情况下,水银的电阻消失,这是超导现象的第一次发现。
随后,世界各地的科学家开始研发超导技术,并在此方面进行了深入的探究。
1957年,超导体的临界温度大幅提高至20K,这是超导技术的一个重要里程碑。
1986年,超导材料的临界温度突破了77K,即常温液氮温度,这是超导技术又一次重大突破。
三、超导技术的应用领域能源供应领域:利用超导技术可以制造出效率更高的变压器和电缆,使电力输送更加稳定,同时也能节约能源。
高温超导材料的研究,能够使超导电缆的应用温度从目前的-196℃(液氮温度)提升到室温,同时其传输效率比传统的铜线电缆高出几百倍。
磁共振领域:超导技术在MRI(磁共振成像)领域的应用非常广泛,MRI是一种非侵入性的检测方法,相比其他检测方法,它对人体没有任何伤害,同时可以用于任何部位的检测,是现代医学中不可缺少的一项技术。
粒子加速器领域:粒子加速器是相对论重离子物理研究中不可或缺的实验工具,超导技术可以为粒子加速器提供更强大的电场、磁场和轨道稳定性。
四、超导技术的应用前景随着超导材料技术的不断完善,高温超导技术日益成熟。
高温超导体取代了以往的铁、镉等超导材料,成本更低、效率更高。
高温超导电缆的应用将为电力输送领域带来一场技术革命,它将解决传统电网存在的能量损失和安全隐患问题。
磁共振领域的发展,将使人们能够更精确、更高效地进行疾病诊断,同时还将有助于深入细胞内部的探索,为生物医学领域的研究打开新的大门。
高能物理领域需要的确强电场、强磁场和优质超导材料,也将是超导技术的重要应用领域。
超导材料与超导技术的发展

超导材料与超导技术的发展随着科学技术的不断发展,超导材料和超导技术逐渐成为了热门研究领域。
其应用领域广泛,包括电力输配电、医学成像和地球探测等。
在此文章中,我们将探讨超导材料和超导技术的发展历程以及未来发展趋势。
一、超导材料的发展超导现象最早在1911年被发现,当时法国物理学家Onnes发现通过冷却,汞的电阻下降到了零。
这被认为是科学史上的一次重大突破,奠定了超导研究的基础和重要性。
在此之后,研究者们努力寻找更多的超导材料,以推动超导技术的发展。
最早的超导材料是金属材料,如铜、铝、铅等。
但是,这些材料需要极低的温度才能表现出超导效应。
在20世纪中期,人们开始使用化合物和合金来寻找更好的超导材料,如CRTiS、Nb3Ge 等。
然而,这些材料都有其自身的限制。
化合物的价格昂贵,合金在处理和使用过程中容易出现裂纹。
直到1986年,一种新型超导材料HSiC1被发现,其临界温度可达到39K,极大地推动了超导研究进程。
目前,已经发现了很多高温超导材料,包括YBCO、BSCO、Tl-1223等。
这些材料的超导临界温度都能够达到80K以上。
二、超导技术的发展超导技术的应用非常广泛。
其中最重要的应用领域之一是电力输配电。
超导线圈作为大型电流的传输媒介,可以有效降低能量损失,提高电力输送效率。
目前,超导电缆在德国、日本、美国等地已经开始商业化运营。
在医学领域,MRI技术是一项非常重要的成果。
MRI通过核磁共振原理制成医学成像。
超导磁体是MRI的核心部分,能够提供强大的磁场,使得核磁共振现象大幅增强,从而使得成像更加准确。
此外,超导技术在地球探测、天文观测等领域也有广泛的应用。
例如,超导天线和超导应变计能够提高遥感卫星的精度和分辨率。
随着科技的进步,更多的领域将会采用超导技术。
例如,超导磁体和超导储能技术被广泛用于高能物理实验研究中。
三、未来展望未来,超导材料和超导技术的发展将更加快速和广泛。
在研究超导材料方面,目前的主要发展方向是提高超导临界温度、增加超导电流密度以及减小材料的超导转换损失。
超导研究发展的历程

超导研究发展的历程超导材料是一种能够在极低温下传导电流而无电阻的材料。
超导研究始于19世纪末,经过多年的研究与发展,已经取得了重大的突破和进展。
超导现象的发现可以追溯到1911年,当时荷兰的物理学家海克·卡姆林茨·俄宅和荷兰京斯德霍夫大学的学生海因·奥宅加上了一个重要的突破。
他们发现,在极低温下,汞的电阻消失了,这种现象被称为超导。
这一发现引起了科学界的极大关注,并在随后的几十年中成为了一项重要的研究课题。
随着对超导现象的深入研究,科学家们发现,只有在极低温下才能产生超导现象。
因此,寻找更适合进行超导研究的材料成为了研究的重点。
随着技术的进步,科学家们陆续发现了一系列新型的超导材料,从最早的金属材料到后来的合金、化合物材料。
在20世纪70年代,发现了第一种高温超导材料。
当时,约瑟夫逊、芬兰科学家奥斯卡尔·格尼伯尔实验室的研究小组在铜氧化钠中发现了高温超导现象。
这一突破的发现对超导研究产生了深远的影响,为此后的高温超导材料的研究提供了重要的指导。
随着高温超导材料的发现,超导研究进入了一个新的阶段。
科学家们开始探索更复杂的材料,以寻找更高温度下的超导现象。
他们提出了许多理论和模型,试图解释高温超导的机制,并设计出更适合应用的材料。
到了21世纪,超导研究取得了重大的突破。
在2001年,日本物理学家铃木庆一通过对铜氧化物的研究,发现了一种能够在液氮温度下实现超导的材料。
这一发现让科学家们对超导材料的研究产生了更大的兴趣和热情,并取得了更多的突破。
目前,超导研究已经成为一个跨学科的领域,涉及物理学、化学、材料科学等多个学科领域。
科学家们通过不断的实验和理论研究,发现了越来越多的高温超导材料,并且取得了不断突破的成果。
高温超导材料的研究不仅在科学理论上取得了巨大的进展,还在实际应用中取得了重要的成果,如超导磁体、超导电缆和超导电子器件等。
超导研究的发展历程不仅是科学进步的体现,也是人类不断探索未知领域的勇气和智慧的结晶。
超导技术及其应用

超导技术及其应用超导技术是一种利用超导材料的独特电学特性来制造电子设备的技术,在多个领域得到广泛应用。
本文将探讨超导技术的原理、发展历程以及在能源、医学、计算机等领域的应用。
一、超导技术简介超导材料是一种在低于临界温度下(临界温度是一个物质进入超导状态的临界点。
)电阻变为零的材料。
这意味着,超导状态下的电能可以在不产生能量损耗的情况下在材料内部传输。
超导材料的这些独特电学特性使得它们在电路、磁学、能源和医学等领域中具有广泛的应用前景。
二、超导技术的历史和发展超导技术最初出现于1911年,当时Dutch Physicist Heike Kamerlingh Onnes首次发现,当他把汞降温至4.2K(几乎是绝对零度的温度)时,其电阻率为零,即呈超导状态。
从那时起,超导材料的研究一直在不断进步。
1941年,美国物理学家William Shockley首次提出了超导技术的概念,指出了超导技术在电路和自我感应方面的应用前景。
1957年,超导材料Nb3Sn被发现,在它的超导状态下,临界温度为18K。
3亿磁感应强度在18K-20K的Nb3Sn,比铜线的电阻小多了,这意味着使用这种材料作为电线可以节省大量的电力。
1962年,IBM物理学家Robert Schrieffer、Leon Cooper和John Bardeen首次提出了超导理论,并因此获得了1965年的诺贝尔物理学奖。
到了20世纪80年代,开发出了高温超导材料,其中最具代表性的是La-Ba-Cu-O材料。
这种材料的临界温度高达140K,这使得超导技术可以被更加广泛地应用于实际应用中。
三、超导技术的应用能源领域超导技术在电力输送和电网稳定性方面有着广泛的应用。
由于超导材料在超导状态下可以实现电流不损耗传输,它们被广泛用于输电线路和电缆制造。
超导电缆可以节约大量的能源,减少能源损耗,保证电网的稳定运行。
医学领域MRI成像技术通常使用超导体来产生磁场,该技术可以在体内生成非常强的磁场,使得弱磁性细胞和组织成像变得更加清晰,这是大多数其他技术无法实现的。
超导材料及其应用技术发展趋势

超导材料及其应用技术发展趋势超导材料是一种具有极低电阻和强磁性的材料,在低温下能够将电流无损耗地传导。
自从超导现象被发现以来,超导材料的研究和应用一直备受关注。
本文将探讨超导材料的发展历程以及其在不同领域的应用技术发展趋势。
超导材料的发展历程可以追溯到1911年,荷兰物理学家海克·卡末林发现了水银在极低温度下的超导现象。
此后,人们陆续发现了其他物质也具有超导性质,包括铅、铝和锡等。
然而,这些传统的超导材料需要极低的温度才能显示出超导性,这限制了它们的实际应用。
在1986年,德国物理学家J. G. Bednorz和K. A. Müller发现了高温超导现象,他们在晶体中发现了超导性。
这一发现引发了超导材料领域的革命性突破,也被誉为第二次超导热潮。
高温超导材料的发现使得超导材料的研究变得更加广泛和有意义。
此后,许多高温超导材料陆续被发现,例如铜氧化物和铁基超导体。
这些材料的超导临界温度大大提高,使得其在实际应用中更具潜力。
随着对超导材料的研究深入,其应用技术也在不断发展。
目前,超导材料已经在多个领域得到广泛应用。
在能源领域,超导材料被用于开发超导电缆和超导发电机。
超导电缆可以传输更大的电流,并且几乎没有能源损耗,这将促进电网的高效传输和节能。
超导发电机也具有高效率和紧凑的特点,可以提高发电效率并减少空间需求。
在交通运输领域,超导材料被应用于磁悬浮列车和超导磁能储存系统。
超导磁悬浮列车不需要与轨道接触,因此具有较低的动摩擦和噪音,可以实现高速和平稳的运行。
超导磁能储存系统可以存储大量的电能,并随时释放出来,提供可靠的能源供应。
在医疗领域,超导材料被用于磁共振成像(MRI)技术。
MRI是一种非侵入式的诊断技术,可以提供精确的人体内部图像,帮助医生进行准确诊断。
超导磁体在MRI设备中产生强磁场,实现对人体组织的成像。
随着技术的不断进步,超导材料的应用将进一步提高MRI的空间分辨率和影像质量。
超导技术的发展历程及现状概述

超导技术的发展历程及现状概述引言超导技术是一项具有巨大潜力的科学领域,它在能源、交通、医疗等多个领域都有着广泛的应用前景。
本文将对超导技术的发展历程及现状进行概述,旨在帮助读者了解超导技术的重要性和未来发展趋势。
一、超导技术的起源超导技术的起源可以追溯到1911年,当时荷兰物理学家海克·卡末林恩斯发现在将某些物质冷却到极低温度时,它们的电阻将完全消失。
这一现象被称为超导现象,为超导技术的发展奠定了基础。
二、超导技术的发展历程1. 早期研究阶段在超导现象的发现后,科学家们开始致力于研究超导材料的性质和应用。
然而,由于超导材料需要极低的温度才能发挥超导效应,因此在早期阶段,超导技术的应用受到了温度限制的制约。
2. 发现高温超导直到1986年,高温超导材料的发现才使得超导技术迈出了重要的一步。
美国物理学家J·G·贝德诺兹和A·A·穆勒在实验中发现了一种能在液氮温度下实现超导的铜氧化物材料。
这一突破大大提高了超导技术的实用性和应用范围。
3. 超导技术的应用拓展随着高温超导材料的发现,超导技术的应用领域得到了进一步拓展。
超导磁体被广泛应用于核磁共振成像(MRI)设备中,提高了成像质量和分辨率。
超导电缆在电力输送中具有低能耗和高效率的优势,被用于大规模电力输送和供应领域。
4. 超导技术在交通领域的应用超导技术在交通领域也有着广泛的应用前景。
超导磁悬浮列车利用超导磁体产生的强磁场来悬浮和推动列车,具有高速、低能耗和环保等优势。
此外,超导电池和超导储能技术也可以应用于电动汽车领域,提高电池的性能和储能效率。
三、超导技术的现状1. 材料研究的挑战尽管超导技术已经取得了一系列的突破,但是目前仍存在一些挑战。
例如,高温超导材料的制备仍然面临困难,材料的稳定性和可靠性需要进一步提高。
此外,超导材料的制备成本也较高,限制了其在大规模应用中的推广。
2. 技术应用的拓展尽管如此,超导技术在能源、交通、医疗等领域的应用前景仍然广阔。
超导技术的研究与应用

超导技术的研究与应用随着科技的不断发展,超导技术越来越成为人们关注的热点。
超导技术是一种非常先进和高效的技术,被广泛应用于医疗、通讯、电力等领域。
本文将从超导技术的发展历程、基础原理、应用前景等方面进行探讨。
一、超导技术的发展历程超导材料的研究始于1911年,当时荷兰物理学家海因里希·卡玛林极其学生约翰·科尔丁发现,在将镍冷却到4.2K以下时,镍的电阻率急剧下降。
这种现象被称为超导现象。
此后,超导现象一直受到各界学者的关注与研究。
1963年,美国物理学家罗伯特·宋格将金属铌制成了第一种实用的超导材料,并产生了世界上第一条超导电缆。
此后,许多高温超导体和复合超导体也被制造出来。
1986年,苏联科学家阿列克谢·安德列耶维奇·阿布里科索夫首次提出了新型高温超导体的概念,这项发现引起了全世界学术界的轰动。
此后,高温超导技术被广泛应用于各个领域,成为当今最先进的材料技术之一。
二、超导技术的基础原理超导现象是指在特定的条件下,某些物质的电阻将降至零。
超导现象的出现可以通过巨大的电磁响应来解释。
任何电场或磁场都会对物质产生作用力,当物质的电阻降为零时,电流就会无限制地流动。
在超导状态下,电流的流动非常稳定,因此电流也可以在电器上储存很长时间。
为了保持超导状态,需要对物质施加一定的冷却。
超导材料的超导原理可以通过电子的行为来解释。
在普通金属中,电子的行动是自由的,可以在外部电场的作用下在导体中流动,但是在超导体中,由于外部电场效应的压制,电子的运动变得有序,形成了一种自旋对称的状态,这种状态被称为凝集态。
在这种情况下,良好的电子配对是超导发现的关键所在。
三、超导技术的应用前景高温超导技术的应用前景非常广泛。
目前已经被广泛应用于医疗、通讯、电力等领域。
1. 医疗领域超导技术在医疗设备的应用是其最广泛的领域之一。
例如,磁共振成像(MRI)技术就是利用超导材料产生的较强磁场来探测人体各部位的成像技术。
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超导技术超导技术的主体是超导材料。
简而言之,超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。
超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。
1911年荷兰物理学家Onnes发现汞(水银)在4.2k附近电阻突然下降为零,他把这种零电阻现象称为超导电性。
海克·卡末林·昂内斯海克·卡末林·昂内斯(Heike Onnes,1853年9月21日-1926年2月21日),荷兰物理学家,超导现象的发现者,低温物理学的奠基人。
1853年出生于荷兰的格罗宁根,1894年创建了莱顿大学低温物理实验室,建立了大型液化气工厂,1904年液化了氧气,两年后又液化了氢气,并在1908年7月10日首次液化了氦气,以-269 °C(4K)刷新了人造低温的新纪录。
1911年由于对物质在低温状态下性质的研究以及液化氦气,昂内斯被授予诺贝尔物理学奖。
1923年,昂内斯退休,1926年在莱顿逝世。
为纪念他,莱顿大学物理实验室1932年被命名为“卡末林·昂内斯实验室”。
汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度,常用Tc表示。
在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。
金属汞是超导体。
进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性,它们的转变温度Tc列于表5-6。
从表中可以看到,单个金属的超导转变温度都很低,没有应用价值。
因此,人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。
表5-7列出一些超导合金的转变温度,其中Nb3Ge 的转变温度为23.2K,这在70年代算是最高转变温度超导体了。
当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态,假如没有低温技术发展作为后盾,就发现不了超导电性,无法设想超导材料。
这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。
低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态,因此在应用上受到很大的限制。
人们迫切希望找到高温超导体,在徘徊了几十年后,终于在1986年有了突破。
(1)瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性,转变温度为35K。
这是超导材料研究上的一次重大突破,打开了混合金属氧化物超导体的研究方向;(2)接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性,这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度(77K),高温超导材料研究获得重大进展。
一连串激动人心的发现在世界上掀起了“超导热”。
(3)目前新的超导氧化物系列不断涌现,如Bi-Ca-CuO,Tl-Ba-Ca-CuO等,它们的超导转变温度超过了120K。
高温超导体的研究方兴未艾,人们殷切地期待着室温超导材料的出现。
下面简单介绍超导体的一些应用。
(1)用超导材料输电发电站通过漫长的输电线向用户送电。
由于电线存在电阻,使电流通过输电线时电能被消耗一部分,如果用超导材料做成超导电缆用于输电,那么在输电线路上的损耗将降为零。
(2)超导发电机制造大容量发电机,关键部件是线圈和磁体。
由于导线存在电阻,造成线圈严重发热,如何使线圈冷却成为难题。
如果用超导材料制造超导发电机,线圈是由无电阻的超导材料绕制的,根本不会发热,冷却难题迎刃而解,而且功率损失可减少50%。
(3)磁力悬浮高速列车要使列车速度达到500km•h-1,普通列车是绝对办不到的。
如果把超导磁体装在列车内,在地面轨道上敷设铝环,利用它们之间发生相对运动,使铝环中产生感应电流,从而产生磁排斥作用,把列车托起离地面约10cm,使列车能悬浮在地面上而高速前进。
可控热核聚变核聚变时能释放出大量的能量。
为了使核聚变反应持续不断,必须在108℃下将等离子约束起来,这就需要一个强大的磁场,而超导磁体能产生约束等离子所需要的磁场。
人类只有掌握了超导技术,才有可能把可控热核聚变变为现实,为人类提供无穷的能源。
研究历史1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853~1926)发现,水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到4.15K附近时,水银的电阻突然降到零。
某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。
现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。
如钨的转变温度为0.012K,锌为0.75K,铝为1.196K,铅为7.193K。
超导体得天独厚的特性,使它可能在各种领域得到广泛的应用。
但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下,极大地限制了超导材料的应用。
人们一直在探索高温超导体,从1911年到1986年,75年间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K,才提高了19K。
1986年,高温超导体的研究取得了重大的突破。
掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象,以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。
1986年1月,美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体,将超导温度提高到30K;紧接着,日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K;12月30日,美国休斯敦大学宣布,美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。
1987年1月初,日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K;不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。
中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组,获得了48.6K的锶镧铜氧系超导体,并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。
2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。
2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体。
3月3日,日本宣布发现123K超导体。
3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。
3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。
很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。
高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用。
氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1/100。
液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。
1997年,研究人员发现,金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。
1999年科学家发现钌铜化合物在45K(﹣230.15℃)时具有超导电性。
由于该化合物独特的晶体结构,它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。
自2007年12月开始,中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。
2007年2月18日,日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章,指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下247.15℃时即具有超导电性。
在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值,王楠林小组迅速转向制作掺杂样品,他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。
几乎与此同时,物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧,发现有临界温度为零下248.15℃以上的超导电性。
2008年3月25日和3月26日,中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15℃的超导体,突破麦克米兰极限,证实为非传统超导。
2008年3月29日,中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221.15℃,4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218.15℃。
2009年10月10日,美国科学家合成物质(Tl4Ba)Ba2Ca2Cu7O13+,将超导温度提高到254K,距离冰点仅19℃,对于推广超导的实际应用具有极大的意义。
超导编辑词条超导,一般是指超导电性,即在低温环境下某些物质呈现出零电阻的性质。
超导做动词的时候,指超导体的无阻导电行为。
另外,有时候在不引起混淆的情况下,也简称超导体为超导。
基本信息发展历程折叠编辑本段1911年卡末林·昂内斯意外地发现,将汞冷却到-268.98℃时,汞的电阻突然消失;后来他发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性。
1913年卡末林·昂内斯在诺贝尔领奖演说中指出:低温下金属电阻的消失“不是逐渐的,而是突然的”,水银在4.2K进入了一种新状态,由于它的特殊导电性能,可以称为超导态” 。
1932年霍尔姆和卡末林·昂内斯都在实验中发现,隔着极薄一层氧化物的两块处于超导状态的金属,没有外加电压时也有电流流过。
1933年荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的一个极为重要的性质,1935年德国人伦敦兄弟提出了一个超导电性的电动力学理论。
1950年美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后,同时提出:超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。
他们都认为金属中的电子在点阵中被正离子所包围,正离子被电子吸引而影响到正离子振动,并吸引其它电子形成了超导电流。
接着,美国伊利诺斯大学的巴丁、库柏和斯里弗提出超导电量子理论,他们认为:在超导态金属中电子以晶格波为媒介相互吸引而形成电子对,无数电子对相互重叠又常常互换搭配对象形成一个整体,电子对作为一个整体的流动产生了超导电流。
由于拆开电子对需要一定能量,因此超导体中基态和激发态之间存在能量差,即能隙。
这一重要的理论预言了电子对能隙的存在,成功地解释了超导现象,被科学家界称作“巴库斯理论”。
这一理论的提出标志着超导理论的正式建立,使超导研究进入了一个新的阶段。
1953年毕派德推广了伦敦的概念并得到与实验基本相符的超导穿透深度的数值,1960-1961年美籍挪威人贾埃瓦用铝做成隧道元件进行超导实验,直接观测到了超导能隙,证明了巴库斯理论。
他在大量实验中,曾多次测量到零电压的超导电流,但未引起他的重视。
1962年仅20多岁的剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超导体能隙性质,他提出在超导结中,电子对可以通过氧化层形成无阻的超导电流,这个现象称作直流约瑟夫逊效应。
当外加直流电压为V时,除直流超导电流之外,还存在交流电流,这个现象称作交流约瑟夫逊效应。
将超导体放在磁场中,磁场透入氧化层,这时超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。
约瑟夫逊的这一重要发现为超导体中电子对运动提供了证据,使对超导现象本质的认识更加深入。
约瑟夫森效应成为微弱电磁信号探测和其他电子学应用的基础。