(现代功能材料课件)超导现象的解释
材料化学：超导材料和超导现象
4、超导材料的种类
按成分可将超导材料分为元素超导体、合金和化合 物超导体，有机高分子超导体三类。除碱金属、碱土金 属、铁磁金属、贵金属外几乎全部金属元素都具有超导 性。合金和化合物超导体包括二元、三元和多元的合金 及化合物。组成可以是全为超导元素，也可以部分为超 导元素，部分为非超导元素。有机高分子超导体主要是 非碳高分子(SN)X。
C.J. Gorter及H. B. Casimir提出二流體模型解釋超導現象 ，說明超導體內的電子分超導電子和常超導電子兩種。
F. London及H. London由二流體模式提出所謂London model， 解釋梅氏效應，定義穿透深度 (penetration depth)為超導體 的特性長度，即靜磁場下磁力線穿透超導體表面深度，在此深 度範圍內，磁力線密度呈現指數衰減。
迈斯纳效应，不管过渡到超导态的途径如何，只要 T<TC,超导体内的磁感应强度B总是为零，即具有 完全抗磁性。产生迈斯纳效应原因是产生抗磁电流， 抗磁电流的磁场总是与外磁场大小相等方向相反。 抗磁电流也叫屏蔽电流，是一种持久电流。
观察迈斯纳效应的磁悬浮试验
在锡盘上放一条永久磁铁，当温度低于 锡的转变温度时，小磁铁会离开锡盘飘 然升起，升至一定距离后，便悬空不动 了，这是由于锡盘处于超导态时，感应 出持续电流的磁场，与磁铁之间产生了 排斥力，磁体越远离锡盘，斥力越小， 当斥力减弱到与磁铁的重力相平衡时， 就悬浮不动了。
Discovery of High Temperature Superconductors (HTS) 高温超导 发现的历史
Could it be you?
HTS (still ~ -150-200℃)
Air = 78% N2
1987朱經武(C.W.Chu),吳茂昆(M.K.Wu) discovered YBaCuO with Tc > 77K
超导现象的产生和应用
超导现象的产生和应用1. 超导现象的产生超导现象是指在低于某一临界温度（Tc）的条件下，某些材料的电阻突然下降到零的现象。
这一现象最早由荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在1911年发现。
他在实验中发现，汞在冷却到4.2K（-268.95°C）时，其电阻骤降至无法测量的水平。
此后，许多其他材料也被发现在超低温下呈现超导特性。
超导现象的产生机制至今尚未完全明了，但可以归纳为以下几个方面：1.1 电子配对在超导体中，电子会形成一种特殊的配对现象，称为库珀对。
库珀对是由两个电子通过声子相互作用而形成的。
在低温下，声子与电子的相互作用增强，使得电子之间能够形成稳定的配对。
这种配对现象使得电子能够在没有能量损耗的情况下通过材料。
1.2 相干长度超导体的相干长度是指超导体内部电子配对波函数的相位相干长度。
在超导状态下，电子配对波函数在超导体内部保持相位一致，形成一种宏观的相干现象。
相干长度的存在使得超导体具有明显的空间有序性，为超导现象的产生提供了条件。
1.3 迈斯纳效应迈斯纳效应是指超导体在超导态下，磁场会被排斥到超导体表面，内部呈现零磁场状态的现象。
这一效应的产生是由于超导体中的库珀对在低温下形成了一种特殊的电子态，使得磁场无法进入超导体内部。
迈斯纳效应进一步证明了超导体中电子配对的存在。
2. 超导现象的应用超导现象具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面：2.1 磁悬浮列车（Maglev）磁悬浮列车是一种利用超导磁体实现列车与轨道之间悬浮和导向的高速交通工具。
超导磁体具有高磁通量密度、低损耗和良好的可控性等特点，使得磁悬浮列车能够在高速运行时保持稳定。
此外，超导磁体在低温下具有较高的磁导率，有利于提高磁悬浮列车的悬浮稳定性。
2.2 超导磁体超导磁体广泛应用于粒子加速器、核磁共振成像（MRI）、磁共振成像（NMR）等领域。
超导磁体具有高磁通量密度、低损耗和良好的可控性等特点，使得粒子加速器等设备的运行效率和性能得到显著提高。
超导现象及其在材料科学中的应用
超导现象及其在材料科学中的应用随着科技不断发展，超导现象成为研究的热点之一。
所谓超导现象，是指一些金属、合金或化合物在低温下（一般为临界温度以下），电阻率突然变为零的现象。
这种现象具有众多优异的物理性质和广泛的应用价值，因而引起了人们广泛关注。
1. 超导现象的基本原理超导现象的本质是电荷载流子在受到电场作用下，几乎不受晶格离子的散射，从而形成一种纯净的电流。
这种电荷载流子被称为库珀对，具有完全相同的量子状态。
由于库珀对电子处于相同的能级上，因此在超导状态下，电子不会散射，使得超导材料的电阻率变为零。
2. 超导材料的分类超导材料按照其临界温度的高低，可以分为多种类型。
其中，最常见的是I类超导体，其临界温度一般小于30K。
II类超导体的临界温度则较高，可达到100K以上。
此外，还有高温超导材料，通常是一些氧化物材料，在液氮温度下就可以表现出超导现象。
3. 超导材料的应用超导材料不仅具有宏观量子特性和磁场响应能力，还具有热电等多种物理性质，能够在很多领域得到广泛应用。
3.1 超导材料在制备高性能电子器件中的应用超导材料在制备高性能电子器件中得到了广泛应用。
利用超导材料的电流不损耗特性，可以制造超导量子干涉仪、高灵敏度的磁场传感器、高速高精度的量子计算机等高科技产品。
3.2 超导材料在磁共振成像、核聚变实验中的应用超导材料在磁共振成像、核聚变实验等诸多领域中也有着重要的应用。
通过制备高温超导线圈，可以大大提高MRI（磁共振成像）器的性能；而超导磁体也是实现核聚变研究和工程的必要组成部分。
3.3 超导材料在能源领域的应用超导材料在能源领域也有着许多应用，如制造高效磁场系统、超导电缆等，以提高电能转换效率。
其中值得一提的是，超导发电机正成为发展方向之一。
超导发电机是指使用超导材料，将磁场转化为电能的一类发电机。
相比传统的发电机，超导发电机的功率密度更高、效率更高、体积更小、重量更轻，所以非常适合用于微型发电机和航空航天电源。
超导应用.ppt
5:超导体的应用
❖ 电子学应用
自1962年超导量子隧道效应发现以后，超导技术在 电子学中的应用揭开了新的篇章，经过多年的发展， 至今已有许多新型的超导电子器件研制成功，这些 超导电子器件包括：超导量子干涉器（SQUID）、 超导混频器、超导数字电路、超导粒子探测器等。
❖ 生物医学应用
超导技术在生物医学中的应用包括超导核磁共振成 像装置（MRI）和核磁共振谱仪（NMR） 核磁共振成像的原理是基于被测对象的原子磁场与 外磁场的共振现象来分析被测对象的内部状态。
※BCS理论的一个基本近似是：取消了电－声子作用 对能量与动量的依赖关系，采用了常数截断处理。 实际上，该理论假设，只在费米面以外一定的能层 内，两电子间才会具有吸引作用而形成Cooper对， 且为作德用 拜势 频的 率大 。小 ）不实变际。上（在能晶层体范中围与为电子相D 关的相D 互， 作用是非常复杂的，因此虽然它能够解释低温超导 体大多数特征，但铅，汞，铌等几种元素的性质却 与BCS理论计算有相当的出入。——此时应当用强耦 合理论对其加以修正。
※伦敦方程的修正－Pippard非局域理论
JS与A(r)的非局域关系－Pippard方程：
j (r , t)
3
4l
d 3r
R
R A(r)
R4
eR/p
其中， 并且假设 a
nse2 m
超导现象
有关超导的理论及其应用，正在深入研究中。
二、超导现象的发现与研究
1911年的一天，荷兰莱顿大学的物理实验室里，昂尼斯教授正在专心致志地研究水银的低温性能。他先将水银冷却到-40℃，液体水银便凝固成一条水银线；然后，再在水银线中通以电流，并一步一步地降低水银的温度，当温度降低到-269.03℃，也就是绝对温度4.12K时，奇迹出现了：水银的电阻突然消失了。这意味着，电流在零电阻的导线中可以畅通无阻，不再消耗能量，如果电路是闭合的，电流就可以永无休止地流动下去。有人做过这样的实验：将一个铅环冷却到绝对温度7.25K以下，用磁铁在铅环中感应生上百安培的电流。从1954年3月16日开始，在和外界隔绝的情况下，一直到1956年9月5日，铅环中的电流数值没有变化，仍在不停地循环流动。
此外，超导发电机还能减少能量消耗，节约原材料和降低成本。例如，一台6000千瓦的常规发电机重370吨，同样功率的超导发电机仅重40吨，可以降低成本50％左右。
超导磁体还能制造磁流体发电机。所谓磁流体发电，是将火力发电产生的高温气体变成等离子气体,再高速喷入发电通道，使发电通道中的磁力线受到切割，在等离子气体中产生感应电动势，把气体离子推向发电通道两侧的电极，在外回路中产生电流，热能就这样直接转化为电能。磁流体发电机如用超导磁体来产生发电通道中的强磁场，与常规发电机联合使用，可把热效率从20％～40％提高到50％～60％，节省1/4～1/3的燃料。此外，它还具有重量轻、体积小、启动快、的应用是用超导体制造输电电缆。因为超导体的主要特性是零电阻，因而允许在较小截面的电缆上输送较大的电流，而且基本上不发热和不损耗能量。据估计，我国目前约有15％的电能损耗在输电线路上，每年损失的电能达到900多亿度。如果改用超导体输电，就能大大节约电能，缓解日益严重的能源紧张。
理解超导现象和超导材料的特性
理解超导现象和超导材料的特性超导现象和超导材料的特性超导现象是指某些物质在低温下表现出电阻消失的特性。
这一现象首次被发现于1911年，由于其具有重要的科学研究和应用价值，引起了广泛的关注和深入研究。
本文将从理解超导现象的基本原理和超导材料的特性两方面来探讨这一主题。
一、超导现象的基本原理超导现象的基本原理可以通过两个重要概念来解释：电荷的配对和电荷输运的无阻力性。
1. 电荷的配对超导材料通常是一种由电子或电洞组成的凝聚态系统。
在低温下，由于晶格振动的存在，电子之间会发生电子-声子相互作用，这种相互作用导致电子之间的配对。
在超导材料中，电子以库伯对的形式出现，这种配对状态使得电子在输运中具有特殊的性质。
2. 电荷输运的无阻力性超导材料在低温下能够表现出电荷输运的无阻力性，也就是电阻为零。
这是由于超导材料中的配对电子以一种特殊的方式进行运动，被称为Cooper对。
这些Cooper对在超导材料中能够无阻力地流动，不受杂质、缺陷和晶界的影响，从而表现出电荷输运的无阻力性。
二、超导材料的特性超导材料具有许多独特的特性，这些特性使得它们在各个领域都有广泛的应用。
1. 零电阻超导材料的最显著特性是其在超导态下的电阻为零。
这使得超导材料在电能输送和电子器件等方面具有巨大的应用潜力。
例如，超导电缆可以通过输送电流而无损耗地将电能传输到远距离，超导磁体可以在医学成像和粒子加速器等领域获得广泛应用。
2. 零磁场排斥超导材料在超导态下对磁场表现出排斥的特性，即所谓的迈森效应。
这使得超导材料在磁悬浮和磁力传感器等领域有着重要的应用。
通过利用超导材料的迈森效应，可以实现高速磁悬浮列车和超导磁力储能等技术。
3. 零能隙能隙是指材料中电子的能量最低值和最高值之间的能量范围。
在超导材料中，能隙的存在使得超导电流在超导态下具有稳定性和持续性。
利用超导材料的零能隙特性，可以制造出高灵敏度的超导量子干涉器件和超导量子比特等。
4. 临界温度超导材料的临界温度指的是超导态和正常态之间的临界转变温度。
超导现象解析
超导现象解析超导现象，是指特定物质在超低温条件下电阻率突然变为零的物理现象。
这种零电阻的状态被称为超导态，而具有这种性质的物质被称为超导体。
超导现象在科学研究、工业生产以及日常生活等领域都能找到具有标志性的应用。
一、超导现象的发现超导现象的发现源于1911年荷兰物理学家海克·卡末林·奥涅斯对于其低温实验的一次无意间的观察。
当他在进行制冷实验，降低物质的温度时，某些物质突然展现出零电阻的特性。
这对于当时物理学界来说是一个惊人的发现，它为理论物理学，尤其是固体物理学的发展提供了一个新的突破口。
二、超导现象的理解超导现象的根本机制在于它是量子力学效应的一种体现。
在传统的电导模型中，电子在移动过程中会受到杂质、晶格振动等的阻碍，导致电阻的生成。
但在超导态下，这些电子会形成一种特殊的配对状态，被称为库珀对。
库珀对并不会受到普通电子受阻的影响，它们可以在无阻力的状态下自由流动，因此导致电阻为零。
三、超导现象的应用超导现象因为其零电阻特性，在科技领域有着广泛的应用。
例如磁悬浮列车、量子计算机、医疗成像设备等都能看到超导现象的影子。
1. 磁悬浮列车：超导材料带来的零电阻特性使得磁力线可以永久存在，因此磁悬浮列车可以在轨道上高速稳定运行，有效节省能源。
2. 量子计算机：超导体提供了量子比特的物理实现方式。
超导量子比特的非常低的噪音和较高的保真度使得量子计算机可以在进行复杂计算时保持高效和精准。
3. 医疗成像设备：超导磁体在医疗图像诊断设备如磁共振成像（MRI）中发挥着关键作用。
利用超导磁体的强磁场和均匀磁场特性，MRI可以获得清晰的内部人体结构图像。
四、超导现象的挑战尽管超导现象的应用前景十分广阔，但在实际应用中还面临许多挑战。
首先，目前的超导体材料大多需要在超低温条件下才能展现超导特性，这对于实际的生产和使用带来了极大的困难。
此外，目前的超导材料以及制备超导材料的技术还存在着诸如成本高昂、规模小、效率不高等问题。
超导介绍及应用ppt课件
图8 超导量子干涉仪
课件部分内容来源于网络，如有异 议侵权的话可以联系删除，可编辑 版！
失 超
Ic(V) I
时所输送的电流。
课件部分内容来源于网络，如有异 议侵权的话可以联系删除，可编辑 版！ 15
三、超导体的物理特性
(1)零电阻现象(Zero Resistance)
(a) T>Tc在超导环上加磁场 (b) T<Tc圆环转变为超导态
(c) 突然撤去外电场，超导环中产生持续电流 课件部分内容来源于网络，如有异
课件部分内容来源于网络，如有异 议侵权的话可以联系删除，可编辑 版！ 1
目
录
• 一、超导现象的发现 • 二、三个重要的物理参数 • 三、超导体的物理特性 • 四、超导的微观机制(BCS理论) • 五、超导技术的应用 • 六、高温超导体的发现 • 七、超导材料 • 八、结束语
课件部分内容来源于网络，如有异 议侵权的话可以联系删除，可编辑 版！
正常态
Hc(0)
超导态
有经验公式：
Hc(T)=Hc(0)(1-T
2 2 /Tc )
Tc
T
14
课件部分内容来源于网络，如有异 议侵权的话可以联系删除，可编辑 版！
临界电流
V 超导体无阻载流的能力 也是有限的，当通过超导体 中的电流达到某一特定值时， 又会重新出现电阻，使其产 生这一相变的电流称为临界 电流，记为Ic。目前，常用 电场描述Ic(V) ，即当每厘米 样品长度上出现电压为1V
议侵权的话可以联系删除，可编辑 版！
30
（2）超导技术在交通运输方面的应用
高温超导磁悬浮实验 车“世纪号”
日本超导磁悬浮列车 MAGLEV
课件部分内容来源于网络，如有异 议侵权的话可以联系删除，可编辑 版！
超导材料介绍PPT课件
赵忠贤
陈立泉
锶镧铜氧(1987年初，48.6K)、钡镧铜氧、钇钡铜氧系材料，
铋系超导体
第8页
二、超导电性的基本特征
Zero Resistance -
Meissner Effect -
Critical Properties
Josephson Effects Tunnelling
No Power Loss Act as Magnet - Tc, Jc, Hc - Electron
2.迈斯纳效应
超导体排斥力使永久磁环悬浮
处在超导态的物体完全排斥磁场，即磁力线不能进入超导体内部，这一特 征叫完全抗磁性，通常也叫做迈斯纳效应，是超导态的另一个基本特征。
第11页
超导态为什么会出现完全抗磁性呢？
外磁场在试样表面产生感应电流（b）。此电流所经路径电阻 为零，故它所产生的附加磁场总是与外磁场大小相等，方向相 反，因而使超导体内的合成磁场为零。由于此感应电流能将外 磁场从超导体内挤出（c），故称磁抗感应电流，又因其能起 着屏蔽磁场的作用，又称为屏蔽电流。
昂内斯(中间白衣者)在他 所创立的低温实验室内
In Sn Pb
90.2K 77.3K 4.2/1.7K 4.15K 3.4K 3.7K 7.2K
第3页
1957年巴丁、库珀和施里弗合作创建了超导微观理论 (BCS)，于1972年获诺贝尔奖。这一理论能对超导电性 作出正确的解释，并极大地促进了超导电性和超导磁体 的研究与应用。
种稀土元素。至少有十种稀土元素可以用来合成这个家族的超导态。这 个化学分子式中含两个（R，Ba）类原子，一个Cu原子，4个氧原子， 所以被称为214结构。在晶格中，R和Ba的位置是等价的，所以这里把 它们看作一类原子。由于一般地讲，在晶格中存在着氧原子少缺，所以 在分子式中写成O4-x。这个家族的超导转变温度约为36K。
超导材料的电磁特性课件
超导材料主要分为两类：低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料是指在 液氦温度下呈现超导性的材料，如金属汞和铅。而高温超导材料则是指在液氮 温度下呈现超导性的材料，如氧化物陶瓷和金属合金。
超导材料的应用前景
总结词
超导材料在能源、交通、医疗等领域具有广泛的应用 前景。
详细描述
超导材料具有零电阻、高磁导率等特性，因此在能源 、交通、医疗等领域具有广泛的应用前景。例如，在 电力传输领域，超导电缆可以大幅度提高输电效率， 减少能源损失。在交通领域，超导磁悬浮列车可以实 现高速、无摩擦的运行，提高交通效率。在医疗领域 ，超导核磁共振成像技术可以为患者提供更准确的诊 断。随着科学技术的不断发展，超导材料的应用前景 将更加广阔。
超导材料的稳定性问题
总结词
超导材料的稳定性是另一个关键问题，它关系到超导材料在实际应用中的可靠性和持久 性。
详细描述
超导材料在受到高温、强磁场或机械应力的作用时，其超导性能可能会受到影响。因此 ，需要进一步研究和改进超导材料的稳定性。
超导材料在新能源领域的应用前景
总结词
随着新能源领域的快速发展，超导材料的应 用前景广阔，特别是在高效能源传输和储存 方面。
03
超导材料的制备方法
液氮温区超导材料的制备
粉末冶金法
通过混合、压制和烧结超导粉末，制备出 块状超导材料。
熔融法
将超导材料加热至熔融状态，然后进行冷 却和结晶，制备出单晶超导材料。
化学合成法
通过化学反应制备超导材料，通常用于制 备薄膜和纳米材料。
高温超导材料的制备
氧化物高温超导材料
通过高温高压合成法制备 ，如YBaCuO和 BiSrCaCuO等。
详细描述
超导材料在超导态时，内部的磁感应强度为零，对外表现出完全抗磁性。当外部 有磁场作用时，超导体内部会产生与外磁场相反的磁场，从而抵消外磁场的影响 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ns
N
1
T Tc
4
一种从无序到有序的转变过程。超导态
有序度用 T
Ns T
N
描述。当T=Tc时，Ns=0，ω(Tc)=0；
T=0K时，Ns=N，ω(0)=1
超导现象的宏观解释-伦敦方程
超导现象的微观解释
同位素效应 电子-声子相互作用 库柏电子对 超导能隙
超导现象的微观解释-同位素效应
电阻率
含有杂质和缺陷的常导体 纯净常导体 超导体
温度（K）
超导现象的宏观解释-二流体模型
1934年，荷兰物理学家戈特和卡西米尔合 作提出了简单的二流体物理模型，模型认 为超导体中存在两种电子：
超导电子 正常电子
超导现象的宏观解释-二流体模型
二流体模型的要点
金属发生超导转变后，开始有一部份自由电子凝聚 为超导电子，因而全部电子N划分为两大类：一类 是超导电子Ns，另一类是正常电子Nn，这两部分 电子占据同一体积，在空间上相互渗透，彼此独立 运动。二者的关系可表示为 N=Ns+Nn ns=ω=Ns/N nn=1- ω=Nn/N
超导体会排斥磁场，这使得小的永久磁铁能够漂浮在大块 的高温超导体上。
发现者
Leon N. Cooper
1951年获文学学士 1953年获理学硕士 1954年获哲学博士 1956年，库珀提出了电子在运动过程中通常是
两个电子结伴而行的理论
两个电子之间通过交换声子（Phonon，晶格振动 的能量子）形成束缚态，同时，这两个电子之间
超导现象的解释
Cooper pair，superconductor，phonon
超导现象的宏观解释-二流体模型
物质产生电阻的原因在于两个方面：一是 原子的热运动（声子）对电子的散射，这 种电阻随温度的下降而降低；二是晶体缺 陷和杂质原子对电子的散射，它与温度无 关。在高温时以声子贡献为主；在低温时 ，不纯金属以杂质贡献为主，称为剩余电 阻。因此，要验证低温下金属电阻与温度 的关系，就要求金属愈纯愈好。
用测不准关系可以估计出一个库珀对中电 子间的距离大约是10微米，即大约是点阵 常数的104倍。
根据量子力学的物质波理论，由于库珀对 的动量很小，所以它的波长很长，不会受 到晶格缺陷和杂质的散射，从而可以无阻 碍地流动。
式中，两种电子的相对数目ω和1- ω都是关于温度的 函数， ω是有序化的一个量度。
超导现象的宏观解释-二流体模型
二流体模型的要点
超导电子在物性上与正常电子有本质区别：正常电子运动时受晶
格散射，具有一定的电阻；超导电子流是超导电子的集体有序运
动，不受晶格散射，电阻为零。 超导电子数Ns与温度有关，由实验给出 温度降低，正常电子凝聚为超导电子是
超导现象的微观解释-库柏电子对
超导现象的微观解释-超导能隙
在费米能级Ef 附近，存T/Tc
1.0
超导能隙随温度的变化
0 K下的正常态和超导态电子能谱
原理
在一般金属中，当电子流过时，它将被金 属中的晶体缺陷、杂质等障碍物散射，因 而有“电阻”。但只要两个电子能结成一 对，并像一对足球运动员相互传递球而不 会受到对手的阻挡那样，电子对在相互传 递能量时也可不受障碍物的碰撞而不断流 动下去，这就是超导状态。
两个电子通过交换声子配成一对
BCS理论认为，在超导体内电子以库珀对的 形式运动，电流不再是由自由电子运动形 成的，而是由库珀对移动形成的。可以用 量子力学的语言来描述超导的机制：声子 使固体中两个自旋和动量相反的电子相互 吸引，组成动量为零的库珀对，当库珀对 在电场作用下做定向运动时，就形成了电 流。
电子-声子相互作用可以直接改变电子的运动状态。
超导现象的微观解释-库柏电子对
库柏电子对
当两个电子间存在净的吸引作用时，在费 米面附近就存在一个动量大小相等、方向 相反且自旋相反的两电子束缚态，它的能 量比两个独立的电子总能量低，这种束缚 态电子对称为库柏对。
库柏电子对的形成过程
处于超导态的超导体内，若某一个自由电 子q1在正离子附近运动时，会吸引正离子 而使这个区域的局部正电荷密度增加，当 另一个电子q2在这个正电荷密度增加了的 场中运动时，就会受到这个场的吸引作用 ，这个作用相当于q1对q2产生吸引力，即 电子q1吸引电子q2。若这个吸引力大于q1 和q2之间的库仑斥力，这两个电子就可以 结合成为一个电子对。
所谓同位素效应是指超导体的临界温度依 赖于同位素质量的现象。
1950年英国H.弗罗利希指出，金属中电子通过交换声子（点阵振 动）可以产生吸引作用。他预言超导体的临界温度与同位素的质 量之间存在一定的关系。1950年麦克斯韦（E.Maxwell）和雷诺（ C.A.Rayhold）各自独立圣测量了水银同位素的临界转变温度。
声子的行为：声子也具有粒子的性质，会与电子发生相 互作用，这种作用，即电子与晶格点阵的相互作用称为 电子-声子相互作用。
当一个电子通过相互作用，把能量、动量转移给晶格点阵，从而 激起它的某个简正频率的扰动，叫做产生一个声子。相反，通过 相互作用，使振动的晶格点阵获得能量、动量，同时又减弱某个 简正频率的扰动，叫做吸收一个声子。
还受到库仑力的排斥力的作用。正是这两个力的
共同作用，才使这两个电子彼此挨近而又保持一 定距离，组成电子对──库珀对（Cooper Pair）。 在此基础上，巴丁（Bardeen）、库珀（Cooper） 和施里弗（Schrieffer）三位科学家建立了一套完 整的超导微观理论，这就是以三位科学家的名字 命名的BCS理论。BSC理论很好地解释了前人发现 的各种超导现象，为此，三人分享了1972年度的 诺贝尔物理学奖。
实验发现 TC∝М-1/2
其中М为同位素质量
超导现象的微观解释-电子-声子 相互作用
声子：晶格振动的能量子。
在T＞0K时，晶格点阵上的离子在其平衡位置附近振动，并相互耦 合在一起。任何局部的扰动或激发，都会通过格波的传递，导致 晶格点阵集体振动。这种集体振动，可以看成由若干个互相独立 、频率各异的简正振动叠加而成。每一个简正振动的能量量子， 称为声子。