铁基超导体
现在高压下超导的最高温度
现在高压下超导的最高温度
高温超导体的定义是指相对于传统超导体，其超导转变温度（临界温度，Tc）较高的材料。
传统超导体通常需要极低的温度，接近绝对零度（0K或-273.15°C），而高温超导体的Tc通常高于液氮的沸点，即77K（-196.15°C），这样的温度使得其更容易实现实际应用。
当前最高温度的高温超导体之一是铁基超导体（iron-based superconductors）和H2S超导体（氢化硫超导体）。
以下是一些相关的超导体和其对应的最高临界温度：
1.铁基超导体：
•铁基超导体是一类以铁基化合物为基础的高温超导体。
一些铁基超导体的Tc超过液氮温度，达到甚至超过液氮沸
点。
•举例：LaFeAsO1-xFx系列，其中x的值不同，其Tc可在30K到56K之间变化。
2.H2S超导体：
•在高压下，氢化硫（H2S）被发现在相对较高的温度下表现出超导性。
该研究首次在2015年发表，当时研究小组
报道了Tc达到203K（-70°C），这是迄今为止报道的最高
Tc。
需要注意的是，高温超导体的研究仍然是一个活跃的领域，新的发现和突破可能已经发生。
为了获取当前最新的信息，建议查阅最新的科学文献和研究报道。
新型超导材料
新型超导材料新型超导材料是一种在低温下表现出零电阻和完全抗磁性的材料。
自从超导现象被发现以来，科学家们一直在寻找新型的超导材料，以期望能够在更高的温度下实现超导。
新型超导材料的发现将会对能源传输、医学成像和磁悬浮等领域产生深远的影响。
在过去的几十年里，研究人员已经发现了许多新型超导材料，其中包括铁基超导体、铜氧化物超导体和镧系氧化物超导体等。
这些新型超导材料在不同的温度范围内表现出超导性，为超导技术的应用提供了更多的可能性。
铁基超导体是一类相对较新的超导材料，它们在相对较高的温度下就能表现出超导性。
这使得铁基超导体成为了研究人员关注的焦点。
铁基超导体的发现为超导技术的应用带来了新的希望，它们可以在更为实际的温度范围内实现超导，这对于能源传输和磁悬浮技术来说具有重要意义。
与此同时，铜氧化物超导体和镧系氧化物超导体也在超导领域发挥着重要作用。
它们在较低的温度下表现出超导性能，虽然需要极低的温度才能实现超导，但是它们所表现出的超导性能却是非常稳定和强大的。
这使得它们在医学成像和超导磁体等领域得到了广泛的应用。
除了这些已经发现的新型超导材料之外，研究人员还在不断地寻找新的超导材料。
他们通过不同的方法和技术，尝试着合成和发现新的超导材料，希望能够在更高的温度下实现超导。
这项工作需要长期的坚持和不懈的努力，但是一旦成功，将会给人类社会带来革命性的变革。
总的来说，新型超导材料的发现和研究对于人类社会具有重要的意义。
它们将会在能源传输、医学成像、磁悬浮和超导电子学等领域发挥重要作用，为人类社会的发展带来新的机遇和挑战。
我们期待着更多新型超导材料的发现，相信在不久的将来，新型超导材料将会实现更高温度下的超导，为人类社会带来更多的惊喜和改变。
铁基超导体最高温度
铁基超导体最高温度
铁基超导体是指以铁和其他元素组成的一类超导体，具有高温超导性质。
自2008年首次发现以来，人们一直在寻找更高温度的铁基超导体。
目前，铁基超导体的最高超导转变温度(Tc)为135K。
然而，与其他超导体相比，这个温度仍然相对较低。
因此，研究人员一直在寻找新的铁基超导体，以提高超导转变温度。
在过去的几年里，研究人员发现了一些具有更高超导转变温度的铁基超导体。
例如，一些研究表明，强磁场下，某些铁基超导体可以实现更高的超导转变温度。
此外，一些研究表明，添加某些元素可以提高铁基超导体的超导转变温度。
虽然铁基超导体的最高超导转变温度仍然比其他超导体低，但它们具有许多其他优点，例如良好的电流承载能力和较高的临界磁场。
因此，铁基超导体仍然是许多研究人员关注的焦点，他们希望通过不断地研究和发现，最终实现更高温度的铁基超导体。
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超材料和超导体技术
超材料和超导体技术超材料和超导体技术是两个前沿的研究领域，它们分别在光学和电学方面有着广泛的应用。
本文将分别介绍这两个领域并讨论它们之间的联系。
超材料超材料是一种具有特殊电磁性质的材料，它的结构和物理性质使得它们可以在某些频率范围内展现出反常的光学性能。
超材料由人工制造的微纳米结构组成，可以通过精确地控制它们的组合来操纵光的传播，从而实现许多传统材料难以达到的应用。
超材料具有负折射率、超透射、超反射、超吸收、超散射等特性，并可以用于制造折射率光学元件、天线、光纤通信、微波器件、光电探测器等。
超材料的研究开始于2000年，当时人们发现可以用周期性排列的金属结构来制造折射率负值。
这是因为，这种结构能够操纵光产生难以理解的相位变化。
从此开始，超材料研究就引领了物理学科的前沿，其意义在于：超材料允许人类在电磁波领域创造新的物质状态，并展现出有趣的光学现象。
目前，人们已经能够在大范围内控制光的传播，设计具有高性能、小体积和微弱衰减的光学元件。
超材料不仅在光子学中有着广泛的应用，而且也可以用于其他领域，例如声波和电磁辐射的控制等。
超导体技术超导体是材料中的一种，它们特点是当它们被冷却至一定温度以下时就表现出了电阻为零的性质。
这些物质可以让电流在其中无损耗地流动，而且甚至可以使磁场在其中完全进入物质中，因此被用于磁共振成像、磁悬浮列车等领域。
超导体的应用领域很有前景，而目前最有可能改变世界的应用之一就是利用超导体来制造超级电缆，以便更高效地输送电力。
代表性的超导体材料包括铜氧化物和铁基超导体等。
铜氧化物超导体是继传统超导体之后研究的第二代超导体，它具有与高温超导相关的一系列性质。
铁基超导体是指含有铁元素的超导体材料，它们具有能够出现时变电磁场效应的特性。
超导体无疑是人类探索新型材料的一个重要领域。
超材料和超导体技术之间的联系超材料和超导体技术之间关系虽然不是非常显然，但它们之间确实存在着联系。
首先，它们都是探索人工制造材料的一种方法。
铁基超导
铁基超导超导是物理世界中最奇妙的现象之一。
正常情况下，电子在金属中运动时，会因为金属晶格的不完整性（如缺陷或杂质等）而发生弹跳损耗能量，即有电阻。
而超导状态下，电子能毫无羁绊地前行。
这是因为当低于某个特定温度时，电子即成对，这时金属要想阻碍电子运动，就需要先拆散电子对，而低于某个温度时，能量就会不足以拆散电子对，因此电子对就能流畅运动。
传统的解释常规超导体的超导电性的微观理论预言，超导体的最高温度不会超过麦克米兰极限的39K。
在以往的研究中，只有1987年发现的铜氧化合物超导体打破了这一极限，被称为高温超导体。
最近，在铁基磷族化合物中发现的超导电性其超导临界温度可达55K，同样突破了传统理论预言的麦克米兰极限。
这是第一个非铜基的高温超导体，掀起了高温超导研究的又一次热潮。
铁基超导的研究进入了一个空前发展的阶段，各国都在进行这一新材料的研究，铁基超导体薄膜研究进展与铁基超导体大同位素效应就是其中的热点。
从2008年新的铁基高温超导体发现以来，铁基超导薄膜的研究进展相对缓慢。
这是因为较难精确控制人们所需要的亚稳相中的多元素配比、以及多种热力学相之间的互相竞争。
由于元素配比和不同热力学相竞争所导致的较少量的杂质，在块状材料的合成中有时可以接受，但对低维的薄膜材料却不能允许。
迄今已发现四种主要晶体结构的铁基超导体，包括含砷或磷（chalcogens）的1111相、122相、111相，以及含氧硫族元素（pnictogens）的11相。
它们都具有超导的Fe-X （X为As、P、Se、S或Te等）层，且前三类超导体中这些层由La-O等隔离层隔开，而超导的11相FeSe、Fe(Se,Te)只有Fe-X层，晶体结构最简单。
目前人们只得到了11相的单相、外延、超导薄膜。
而对含砷的铁基超导体而言，经过近两年的探索，仍未能得到单相的超导薄膜。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)超导实验室的曹立新副研究员带领博士生韩烨、李位勇，与相关科研人员合作，在国际上率先制备出单相的外延FeSe超导薄膜（第十届全国超导薄膜和超导电子器件学术研讨会，大连，2008年10月11日-15日），率先发表文章（Journal of Physics: Condensed Matter 21, 235702, 2009），并申请了国家专利。
超导体的温度
超导体的温度【原创实用版】目录一、什么是超导体二、超导体的分类三、超导体的应用四、超导转变温度的估算五、高温超导的概念与实际情况六、铁基超导体的突破正文一、什么是超导体超导体是一种特殊的材料，当它的温度降到某一数值时，会出现电阻突然变为零的现象。
这种现象叫做超导现象，这种物质叫做超导体，这个温度就是临界温度。
二、超导体的分类超导体可以根据临界温度的不同，分为低温超导体和高温超导体。
低温超导体的临界温度通常在 77K（-196℃）以下，而高温超导体的临界温度则在液氮的温度（77K）以上，通常高于 100K（-173℃）。
三、超导体的应用超导体的主要应用是制造超导电线。
由于超导体在超导状态下电阻为零，因此可以用来传输电能，减少能量损耗。
然而，由于临界温度较低，目前还没有广泛应用于实际生活中。
四、超导转变温度的估算超导转变温度的估算可以通过模拟计算得到的能带图来进行。
从能带图中可以找到三个能级数据，两两求差，绝对值最小值决定超导转变温度。
五、高温超导的概念与实际情况高温超导是指在液氮温度（77K）以上出现的超导现象。
虽然这个温度相对于室温仍然很低，但相比于低温超导体，高温超导的临界温度已经算是相当高了。
1987 年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到 90K 以上，突破了液氮的温度壁垒。
六、铁基超导体的突破铁基超导体是一类在室温下具有较高临界温度的超导体。
2008 年，日本科学家细野秀雄在 26K 的临界温度下发现一种铁基超导体。
随后，我国科学家陈仙辉课题组发现常压下铁基超导体的超导转变温度高达43K，突破了常规超导体 40K 的麦克米兰极限，并证明了铁基超导体是继铜氧化物高温超导体之后的第二个非常规高温超导体家族。
常温下的超导体解读
常温下的超导体解读
常温下的超导体指的是在室温下（一般为20-30℃）能够发生超导的
材料。
由于传统的超导体需要在极低温度下才能发生超导，例如液氮温度（77K）以下，因此常温下的超导体一直是科学家们追求的目标。
自1986年发现第一个高温超导体后，科学家不断地探索各种材料，
希望能够制备出常温下的超导体。
经过多年的研究，近年来出现了一些有
希望的材料。
其中最具代表性的是铜基和铁基超导体。
铜基超导体是最早被发现的高温超导材料，它的超导转变温度达到了
-140℃左右，但在常温下仍不能满足需求。
铁基超导体是近年来新出现的
一类高温超导材料，其超导转变温度可以超过100℃，并且具有良好的化
学稳定性和机械强度，成为目前研究的热点。
然而，要实现常温下的超导还需要解决一些技术难题，例如制备工艺、材料失超时的问题等，因此到目前为止，常温下的完全超导仍然是一个未
解决的难题。
低温超导原理
低温超导原理
低温超导是指在低于一定临界温度下，材料的电阻突然消失，磁导率变为常数，这种现象被称为超导现象。
低温超导的原理可以通过BCS理论和铁基超导体的研
究来解释。
BCS理论是由约翰·巴丁、莱昂·库珀和罗伯特·施里弗提出的，他们提出超
导现象是由于库珀对的配对导致的。
在低温下，电子和晶格之间的相互作用会导致电子之间形成配对，这些配对被称为库珀对。
在超导态下，库珀对不受散射，因此不会损失能量，电子可以自由地通过晶格，导致电阻为零。
BCS理论成功地解释
了低温超导的原理，为超导现象的研究奠定了基础。
除了BCS理论，铁基超导体也为低温超导的研究提供了新的视角。
铁基超导
体是一类新型的超导材料，它们具有高临界温度和复杂的电子结构。
铁基超导体的研究表明，电子之间的自旋波动对超导性起着重要作用。
在铁基超导体中，电子通过交换声子来形成库珀对，这与传统的BCS理论有所不同。
铁基超导体的研究为
我们深入理解低温超导提供了新的思路。
总的来说，低温超导的原理是由于电子之间的配对导致的，BCS理论和铁基超导体的研究为我们解释了超导现象的本质。
随着超导材料的研究不断深入，我们对低温超导的理解也将不断加深，这将为超导技术的发展提供重要的理论基础。
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Origin of the SC Pairing
Hi =U∑nilσ nilσ +U' ∑ni1σ ni2σ ' + JHσi1 σi2
lσ
r
r
σσ'
Intraband AF fluctuation
Intraband d-wave SC
Origin of SDW Order
Condensate of bound electron-hole pairs "excitons" f (ξ1k ) f (ξ 2 k +Q ) 12 12 1 = U eff χ 0 (Q), χ 0 (Q) = ∑ ξ1k ξ 2 k +Q k To obtain a simple analytical formula of TSDW , we set m1=m2 and ε1=ε2= ε 0, where the prefect nesting With Q=(π,π) between the two bands occurs at the undoped case (μ=0).
(1) Han, Chen, Wang, EPL 82, 37007 (2008); arXiv: 0803.4346 (2) Yao, Li, Wang, arXiv: 0804.4166 (2008)
The normal state has an SDW order (Q=(π,π)), while upon the charge carrier doping the SDW order drops rapidly and the SC order emerges due to the two-band (electron and hole) SC nature of the material, Tc as a function of the effective doping density shows a nearly symmetric electron-hole doping dependence two-band superconducting state exhibits a d-wave symmetry (SDW fluctuations) Fluctuation-exchange approach on a microscopic twoband model yields quantitative results, supporting strongly our simple effective two-band model
Experimental Results (IV)
Unconventional SC
Symmetric Phase Diagram (Electron-doping vs hole-doping)
Tc vs TF_of unconventional superconductors (grey region)
Microscopic BCS Theory for Conventional Superconductivity
H +
=
∑σ
k ,
(ε
'
k
μ )C
+ k ↑
+ kσ
C
kσ
∑
k ,k
V
'
kk
(C
k ↑
C
+ k ↓
C
k ↓
C
k ↑
k
'
+ h .c .
C
k ↓
C
k
C
k '↓
C
k '↑
k
'
)
Schematic Phase Diagram
Fe-As SC: Experimental Results (I)
Higher Tc Electron-doped Materials: LaO0.9F0.1FeAs 26K CeO1-xFxFeAs 41K, SmO1-xFxFeAs 43K PrO0.89F0.11FeAs 52K, …ReFeAsO1-x 55K Hole-doped Materials: La1-xSrxOFeAs 25K, etc.
Newly Discovered FeAs-Superconductors: Opportunity and Challenge
Z. D. Wang (汪子丹) The University of Hong Kong
2008.5.16 Peking University
Outline
Historical Review Preliminary Experimental Results 1. High Tc 2. SDW at undopped state 3. Multiband SC 4. Unconventional SC Existing Theories 1. Band Structure calculations: LDA 2. Proposed Pairing Symmetry Our Minimal Model: two-band, d-wave pairing, SDW Our Microscopic Model and Calculations: intra- and inter band SF fluctuations Outlook
where
C k ↓ C k ↑
k
is the Cooper pairing, whose order parameter
Δ = ∑ Vkk ' C k ' ↓ C k ' ↑
k
'
k'
High-Tc Copper-Oxides
Crystal structure of La2CuO4
Schematic of CuO2 plane
SC State
Two band (hole and electron) SC
At Tc, we have linearized gap equation,
Brief historical introduction
1911: Onnes discovered superconductivity (Noble Prize) 1933: Meissner effect (Meissner & Ochsenfeld) 1934: A two-fluid model (London brothers) 1950: Ginzburg-Landau theory (G-L) 1957: Type-I and type-II Superconductor (Noble Prize) 1957: Microscopic theory of conventional superconductivity (BCS) (Noble Prize) 1962: Josephson effect (Noble Prize) 1986: High-Tc superconductors LaBaCuO ( Tc ~ 30K ) (Bednorz & Mller) (Noble Prize) 1987: Y 1 B a2 Cu 3O 7 ( Tc ~ 90K, Wu & Chu) 1995-1996: D-wave pairing symmetry 2001: MgB2 (Tc ~40K) 2003: NaCoO2 (Tc ~ 5K) 2008: Fe-As based high Tc superconductivity (discovered by Hosono and pushed by Chinese physicists)
Extended s-wave: FS pockets located around Γand around M, SC order parameters on the two sets of the FSs have the opposite signs.
Our Work and Main Findings
Main Understandings
Doped Mott Insulators Main Physics in CuO2 Planes Strong electronic correlation AFM spin correlation Superconducting state: rather normal; while normal state: abnormal; An Acceptable Microscopic theory is still awaited
Multiband Effect
The lines corresponds to Bc2(T) calculated from the two-gap theory.
Temperature dependence of Hall resistivity was observed which may suggest a strong multiband effect in the electron-doped and hole-doped samples.
Band Structure Calculations (LDA, DMFT) LDA (nonmagnetic structures)
Proposed Pairing Symmetry
Extended s-wave Spin-triplet p-wave Spin-triplet orbit-singlet s-wave
Our Minimal Model
2-band BCS d-wave pairing + intraband Hubbard interaction
H = ∑ ξ1k c + kσ ckσ + ∑ ξ 2 k d + kσ d kσ + U eff ∑ n1iσ n2 iσ