科学家首次成功地制成室温下陶瓷超导体

2017-02-23 9:22 来源:邪恶村 作者:佚名

  借助短波红外激光脉冲的帮助,研究人员首次成功地制成室温下的陶瓷超导体——尽管其维持的时间仅有数百万分之几微秒。一个由德国马克斯普朗克物质结构与动力 学研究所参与的国际小组近期在《自然》杂志上报道了他们的此项工作。研究组相信这一现象背后的原理是:激光脉冲导致晶体晶格中的单个原子发生短暂变动,从 而导致超导性的产生。这项成果将有望帮助现有低温超导材料实现在高得多的温度条件下实现超导性,因此拥有广泛应用前景。

室温下陶瓷超导体

  起初,科学家们发现少数几类金属在温度仅稍高于绝对零度的超低温环境下显示超导性。之后到了20世纪80年代,物理学家们发现了一种新的陶瓷材料,其可以在零下200摄氏度左右的环境下实现超导性,也因此被称作“高温超导体”。这些陶瓷材料其中有一种是钇钡铜氧化物(YBCO)。这是一种最有前景的超导材料,未来或可应用于超导电缆,马达以及发电机等设备。

  钇钡铜氧化物的晶体具有一种非常特殊的结构:双层氧化铜分子层与一层稍厚一些的钡、铜、氧原子中间层交互叠加构成晶体。这种材料的超导性便来自其中的双层氧化铜分子层。电子可以在这里结合形成所谓“库珀对”(Cooper pairs)。 这种电子对可以在不同层之间穿越,这就意味着这些电子对能像鬼魂一样穿越层面不受阻挡——这是一种典型的量子现象。然而这种晶体结构也只有在低于“临界温 度”的情况下才会显示超导性,因为只有在这样的条件下电子才会形成库珀对,并且不仅仅在双层氧化铜分子层内穿越,而且还能穿越更厚的中间层。而当温度高于 临界温度时,这种电子的库珀对便消失了,这种材料也就变回一种导电性很差的金属合成材料。

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