超导研究:始终充满活力的科学前沿

<正>超导电性是指一些材料在某个温度以下电阻为零的现象.超导作为一种新奇的宏观量子现象,具有零电阻和抗磁性两个基本特性,因此超导材料有许多重要的潜在应用.自1911年被发现以来,超导研究一直是物理研究的前沿课题,对新实验技术的发展、新理论的创立以及超导的广泛应用都产生了深远的影响.不断探索新的超导材料,提高超导转变温度,一直是超导研究的一个重要方向.     

陨石中首次发现超导材料

<正>最近,美国科学家在2块不同的陨石中发现了超导材料,这是超导材料在太空中形成的第一个证据。这一发现的重要意义不仅在于它是罕见的天然形式的超导材料,而且还为人类寻找室温超导材料点燃了新的希望。研究人员利用一种叫做磁场调制微波光谱的技术(MFMMS,一种主要用于寻找超导现象的高灵敏度技术),对来自15种不同陨石的碎片进行了详细研究。结果发     

二维过渡金属硫族化合物的研究进展

二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides, TMDCs)是继石墨烯之后的新型范德瓦耳斯材料,由于其天然的二维特性以及强自旋轨道耦合作用(spin-orbital coupling, SOC),导致诸如金属-绝缘体转变、电荷密度波(charge density wave, CDW)、能谷电子学、非常规超导电性等新颖物理性质的出现,使得这类材料成为研究低维量子物理的又一理想平台.其中能谷电子学与拓扑超导已经成为近年来凝聚态物理前沿研究的热点方向.本文在综述TMDCs材料的结构与基本物理性质的基础上,重点介绍了最近发展的用于生长原子层厚度的TMDCs材料的熔盐辅助化学气相沉积方法、在Se掺杂的MoSexTe_(2-x)薄膜中实现的T_d相到1T′相再到2H相的结构相变与超导增强现象,以及在少层T_d-MoTe_2中发现的非对称性SOC作用引起的类伊辛超导现象.最后,展望了TMDCs材料的潜在应用与可能存在的拓扑超导.     

重费米子材料CeCoIn_5超导态的唯象理论

重费米子超导体是最早发现的非常规超导体,具有丰富的超导量子现象.理解重费米子超导配对的微观起源能够启发非常规超导的机理研究和新型超导体的实验探索.本文简要介绍了近年来在重费米子超导实验和理论上的最新进展,利用量子临界自旋涨落的唯象模型,结合Eliashberg理论计算了CeCoIn_5的超导性质,得到了具有dx~2-y~2波对称性的超导能隙,符合实验结果.在此基础上提出了计算超导转变温度T_c的简化公式,结合二流体理论解释了CeCoIn_5和CeRhIn_5中T_c随压力的演化.这一结果为发展重费米子超导的唯象理论提供了新的思路.     

室温超导已见报道

室温超导已见报道美国伊里诺斯大学的物理学家Ｍ·Ｖ·克恩（Ｋｌｅｉｎ）说：“在２５０Ｋ实现超导，如果确实是真的，那太令人难以过信了！”克恩是就法国一研究小组报道的用氧化铜薄膜为材料在２５０Ｋ实现超导说这番话的．虽说比实验现象持续时间短暂，但这是迄今为止...     

高T_c氧化物超导材料的显微结构特点

高T_c氧化物超导材料的晶体结构已基本明了。然而,由于多晶氧化物超导材料中晶粒大小、分布、取向的不同,以及晶界、气孔、杂质相和缺陷等显微结构的影响,给制备高T_c的超导材料带来困难。因此,研究超导材料显微结构的特点以及它们与J_c的关系,已成为目前高T_c材料研究的一项重要课题。本文利用透射电子显微镜,试图从晶粒、晶界等超导材料的显     

说说超导体

1911年荷兰科学家昂乃斯把气体氦液化后,得到了极低的温度——零下269℃（4.2K）,昂乃斯立刻用水银做了低温下的通电实验。奇怪,那冻成了固体的水银导线电阻突然消失了,变为零。这个实验震动了物理学界,人们把这种低温下电阻为零的现象叫作“超导现象”,把那些可以产生超导现象的材料称为“超导体”,把产生超导现象的温度叫作“临界温度”,也叫作“转变温度”。     

向液氢温区前进——探索高临界温度超导体

1973年,在美国加特林伯格(Gatlingburg)举行的超导电性与点阵不稳定性会议上,加瓦勒(Gavaler)和泰斯塔迪(Testardi)报告,他们先后用溅射法制成了临界温度T_c为23.2K的A15结构的Nb_3Ge。这一重大突破,使在液氢温区(20.4K)实现超导应用这一宿愿,有可能在不远的将来实现。探索高临界温度超导体(简称高T_c超导体),从1911年昂尼斯(Onnes)发现超导现象以后就开始了。当时,离实现氦气液化只有三年时间,世界上只有少数几个实验室有液体氦。所以,必须找到高T_c超导体,才能谈到超导现象的应用。研究中发现,超     

超导电性理论进展

在液氮温度以上的超导陶瓷材料发现三年后的今天,令人惊奇的是仍未曾有解释超导现象的简单理论.但是,至少我们能够较为容易地理解为何会形成超导的现象了.首先,所发现的超导材料似乎都有一个能够解释其特性的共同结构特征——二维层状结构,其中具有变价态的铜离子通过氧原子与其它元素联结.在铜氧化物超导体其它组分的作用仅仅是将有效层(铜氧层)结合在一起、以调节其电子特性的假设下,更合乎情理的解释应当是考虑铜离子层中电子的传导.     

关于薛定谔方程的一个边值定理

研究宏观量子现象时往往需要处理任意边值条件,本文介绍的定理可用以处理宏观量子现象中的一般性特征,对于研究如超流超导等问题是一种有用的方法。     

高T_c YBa_2Cu_3O_x超导体中铜的价态的荧光光谱研究

La-Ba-Cu-O复合氧化物高温超导现象的发现,引起了全世界对超导研究的强烈兴趣。大量的研究结果表明:这种高T_c超导材料的主要物相是具有钙钛矿结构的正交晶型的YBa_2Cu_3O_x。这一物相中氧的缺陷情况和铜的价态与超导性质密切相关,一般认为Cu~(2+)和Cu~(3+)同时存在。根据荧光谱的测定,在390nm处观察到一个发射峰,意味着在此超导物相中有Cu~+存在。     

超导电磁推进船

目前,日本正在进行一项开发一种采用超导技术的“高技术船”的研究工作。最近,超导技术的发展已使它所研究的许多问题成为自发明晶体管以来的最重大的研究课题之一。这项“高技术船”研究工作是由日本造船促进基金会(JFSA,会长是Yohei Sasagawa)发起的。现在研究小组已有把握地认为,有可能制造出一种具有实用价值的,重量轻的超导电磁推进系统,并     

等离子喷涂氧化物超导体

高T_c氧化物超导材料问世以来,它的实际应用可能性引起了人们的广泛注意。这种材料的高脆性使得其加工成型非常困难,成为应用的主要障碍之一。本文将报道我们用等离子喷涂工艺研制成功液氮温区超导体的结果,运用此种工艺可以非常方便地在多种基体上复合这类材料,制备出实用超导器件,从而为氧化物超导材料的大规模工业化应用提供了一条有效的途径。     

Pb_xBi_(2-x)Sr_2Ca_2Cu_3O_(10-y)高T_C超导体系的远红外漫反射光谱

目前,远红外光谱和红外光谱方法已成为研究高T_C超导体的声子结构和超导能隙的主要手段之一。掺杂作为物性研究的一种有效手段在高温氧化物超导体的研究中占有重要地位。Bi-Sr-Ca-Cu-O体系的掺杂可以改善超导性能和消除堆垛层错,使零电阻从20K提高到     

我国首次高温超导器件空间试验获得成功

中国科学院物理研究所研制的高温超导滤波器在我国首颗民用新技术试验卫星——实践九号A星搭载试验取得圆满成功.这是我国超导技术首次成功完成空间试验,使我国成为国际上继美国之后第二个将超导器件成功送上太空的国家,表明我国的超导技术应用已跻身国际前列,对超导技术在我国的应用,特别是空间应用具有重要意义.由中国科学院物理研究所和航天科技集团空间技术研究院510所联合研制的"超导滤波器验证试验装置"是实践九号卫星的重要有效载荷之一,其中中国科学院物理研究所负责超导滤波器的研制,航天     

超导技术的最近进展和发展动向

超导技术的应用前景十分诱人:诸如把没有电阻现象的超导技术用于电力输送,可以大大节省能源;用于医学上的核磁共振成象系统,有助于心血管疾病的诊断;用于电子计算机,可以大幅度地缩小体积,降低成本,提高运算速度;利用超导体的抗磁性,可制造出速度极高的悬磁浮列车……。因此,超导技术研究的突破性进展具有划时代的意义,它将使整个人类的生活发生急剧的变化。目前,世界上已有200多个实验室在对超导技术开展研究,最近已取得了显著的进展,即将要进入作为实用技术的阶段。本文以超导电机作为第一应用目标,介绍超导技术的最新进展和今后的发展动向。——译者注     

超导的研究及应用

探索大自然的秘密是无止境的。人类在对整个宇宙的认识过程中,经过艰苦努力之后,登上一个又一个的顶峰。人们发现超导的各种现象,揭露它的本质,扫清应用它的障碍,这已经经历了一个较长的历史过程。在开始的70多年中,它的发展是非常缓慢的,今年它像开动了火箭发动器,非常迅速地被加速着;像雪崩,神速的改变了局面。一、简述在某种意义上说,超导就是在一定温度、磁场和电流下,电阻为零的现象。为了说明     

YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜在转变温区光响应机理研究

自从1986年发现高温氧化物超导体以来,超导材料在液氮温区的实用成为可能,超导应用的一个重要领域是制备超导光学探测器件。这种器件无论以测辐射热还是以约瑟夫逊结模式,都具有响应波段宽(从可见光到毫米波)、噪声小、功耗低等优异性能。由于YBa_2Cu_3O_(7-x)高温氧化物超导材料的结构特性不同于低温超导体,研究其光响应特性对高温超导体基础理     

高温超导25年后：信心依旧

在超导百年研究所程中，25年前的那场高温超导研究热让许多人难以忘怀。尽管对于这种机制是如何产生的仍存争论，但是重抬信心，抓住未来的超导研究机会正逐渐成为共识——     

非晶态Bi_(2.2)Sr_(1.8)CaCu_(1.2)Li_(0.8)O_y晶化的正电子湮没谱研究

Bi-Sr-Ca-Cu-O系超导氧化物通过熔体快速凝固极易生成非晶态,这种非超导的非晶态通过合宜的后续热处理,可以转变为具有高超导转变温度Tc的晶态相,其Tc和相似成分的粉末烧结体相近。非晶Bi系氧化物具有致密度高,成分均匀并可成型为各种形状等优点,经由非晶态转变为高超导性能的晶态已成为某些潜在的实用超导材料制备工艺的基础如