按图索骥——寻找超导材料的最佳配方

最近,英国剑桥大学超导研究者与来自台湾的学者合作研究通过改变材料中金属氧化物的金属成分,获得了一张材料成分与超导临界温度T_c的关系图(如图1),然后根据这张“地形图”去寻找通向临界温度顶峰的“道路”。图中竖轴为     

超导材料的电子显微结构

超导陶瓷氧化物YBa_2Cu_3O_7的出现使超导临界温度达到90K,从而使超导材料向实用化迈进了一大步。超导材料结构的研究有助于弄清超导机理,并为寻找更好的超导材料开辟道路。下面介绍中国科学院上海硅酸盐研究所在超导结构研究方面的一些成果。     

铁基超导材料制备研究进展

超导现象于1911年首次被发现, 此后科学家们一直都在寻找拥有更高临界温度的超导材料, 研究重点也逐渐从金属系物质转到铜氧化物. 目前, 物理学界对高温超导机制仍未形成一致看法, 研究人员希望在铜氧化物超导材料以外再找到新的高温超导材料, 以期从新的途径来破译高温超导机理. 2008年初, 日本学者发现了临界温度可以达到26 K的新型超导材料—— LaO_1-xF_xFeAs, 这一突破性进展开启了科学界新一轮的高温超导研究热潮. 随后, 科研人员在这一体系中展开了积极的实验和理论研究. 中国科研机构, 特别是中国科学院, 迅速开展了卓有成效的研究工作, 在新一轮的高温超导研究热潮中占据了重要位置. 铁基超导材料的研究正在持续升温, 新的发现层出不穷. 本文按照体系分类, 以时间顺序, 分别对铁基超导材料的四大主要研究体系(“1111”体系、“122”体系、“111”体系和“11”体系)的具体材料制备研究进展进行了分析, 比较全面地介绍了各种铁基超导材料的合成方法及其关键物理参数.     

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.     

超导材料与新的工业革命

1986年开始的开发新型陶瓷超导材料的竞赛在去年曾达到鼎盛时期,其时零电阻温度纪录甚至在一周内被数度刷新。而今这种竞赛正步入一种更实际的应用研究中。对照去年的超导竞赛热,今年的情势似有点冷场,其实不然。本期的一组文章介绍了企业界如何致力于超导材料的实际应用,无疑,这是一场更为实际、更为激烈的竞赛。     

宁强陨石的化学元素丰度

我国幅员广阔,人口众多,这为陨石的寻找和发现提供了良好的条件。据统计,我国现有陨石约80块,然而,遗憾的是,迄今还没有一块具有重要科学价值的碳质球粒陨石。 1983年6月25日,在陕西宁强地区坠落了一块陨石,经初步研究,发现该陨石与世界闻名的阿仑德陨石非常相似。在这基础上,我们用高灵敏度、且具多元素分析能力的中子活化法     

超导材料的发展推动着新的工业革命

随着Y(或La)-Ba-Cu-O系陶瓷高温超导材料的问世,自1986年下半年起,在世界范围內出现了一股超导热芯抗ぷ髦饕秩龇矫娼?一是继续寻找具有更高的零电阻转变温度的新型超导材料,二是研究(?)料的结构并探索其具有高温超导性的机理,三是实际应用研究。前一阶段,关于超导材料研究工作进展的报道多侧重于前两方面,对其实际应用则报道甚少,但研究新型材料的目的归根结蒂在于应用。为此,本文介绍了日本经济杂志“DIAMOND”最近连续发表的有关超导材料的实际应用的三篇报道,从中可以看出,超导材料尤其是高温超导材料的发展如何推动新的工业革命不断前进,它们在某些领域的实际应用已不是遥远的将来而就在眼前。     

真空退火超导材料Ba_2Y_1Cu_3O_(7—δ)的光电子能谱研究

一、引言 Ba-Y-Cu-O材料具有液氮温区超导特性的发现,使人们对此发生了极大兴趣。这种超导材料的性能与烧结温度和烧结气氛有关。事实上,不同的烧结和退火条件将严重影响样品的氧含量。X射线衍射照相及中子衍射研究表明,具有畸变钙钛矿结构的超导材料Ba_2Y_1Cu_3O_(7-δ)中氧空位起重要作用。由于超导特性根本上是由材料的电子结构特性决定的,因此不同退火条件下,这些材料的电子能态的变化及其影响是需要认真研究的。     

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     

掺V2O5的YBa2Cu3O7-δ体系的成相研究

自从高温超导氧化物出现以来,在材料中引入不同元素一直是人们探索高温超导机理、改善材料性能和寻找新型超导材料的重要途径。最近冯勇在研究高价氧化物掺杂对淬火YBa_2Cu_3O(7-δ)(简称YBCO,0≤δ≤1)材料性质的影响时发现,掺适量V_2O_5的YBCO材料(V_2O_5重量比x不超过0.05)具有一种独特性质,即样品经900℃淬火仍具有T_c为88K的超导电性。这个实验事实和该材料从900℃以上淬火后生成不超导的四方相结构,必须在氧气中退火或慢速(如1℃/min)冷却,在600～800℃之间吸收足够的氧,完成由四方到正交相的转变才具有高温超导电性是完全不同的。掺V_2O_5的YBCO材料的这种特性使在Y系材料的制备过程中不必经过在氧气中退火,而采用适当掺入V_2O_5淬火的方法直接获得超导性能良好的材料成为可能。这对薄膜材料的制备是非常有利的,因为长时间的热处理会造成衬底与薄膜材料间的扩散,从而导致材料T_c下降甚至失去高温超导电性。对于这样一个具有重要应用前景的掺杂体系,进一步研究掺V_2O_5对其微结构、成相和超导电性等方面带来的影响是很有意义的。本文利用X射线衍射和Raman散射着重对该材料的物相结构和相成分进行了研究。     

高T_C超导体YBa_2(Cu_(3-x)Fe_x)O_y的穆斯堡尔谱学研究

一、引言 高T_C超导材料的发现引起了世界科学界的足够重视。为了搞清其超导机制,以便更好地研究开发和应用这一新材料,人们几乎动用了所有能利用的研究手段对其进行研究。利用Fe离子代换YBaCuO高T_C超导材料中的Cu,然后进行穆斯堡尔谱学测量来探索高T_C超导材料的超导机制。已有一些研究工作报道,并取得了一些结果。但从目前的情况来看,有些问     

吉林陨石的质子激发X射线分析

关于陨石中元素的丰度是陨石研究的重要课题,为此人们进行了广泛而系统的研究,获得了大量的数据,并由Mason汇集出版。但是,这些元素在陨石不同矿物相中的分布,一般了解得比较少。元素在陨石不同矿物相中的分布,可使我们了解这些元素在陨石中的某些地球     

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导材料的(001)畴界和晶界

一、引言 Bednofz和Muller首先报告了钙钛矿结构的高T_c超导材料,从而迎来了超导材料研究的新突破。由于超导特性主要依赖于它们的结构,因此在大量的电子显微镜(TEM)观察中,我们始终把超导材料中孪晶、孪晶畴,畴界和晶界等显微结构特点作为主要的研究对象。大     

超导材料研究的10年计划

最近,日本通产省正式决定推出“下一代产业基础技术研究开发体制”的新课题,即超导材料、超导元器件研究开发的基本计划. 该计划是以高温超导为主题,探索在较高温度下显示超导特性的新物质,进而在高温超导物质材料化和超导计算机等方面,开发所需要的超导元器件.按     

沈丘陨石热试验的穆斯堡尔谱研究

穆斯堡尔谱(以下简称穆谱)作为一种指纹技术可以准确地测定铁元素在陨石各物相中的分布、价态以及辉石中铁的有序-无序程度,从而可对陨石进行分类.尤其是研究在氧化和还原气氛下试烧陨石所发生的相变,可以探讨陨石的变质历史、陨落过程中的氧化作用和地球上的风化作用,进而为研究陨石甚至太阳系的形成和演化提供了有力证据.     

超导氧化物的键参数分析

Bednorz和Müller发现Ba-La-Cu-O体系具有高温超导电性以后,人们在探索具有高临界转变温度氧化物超导材料方面取得了重大突破,为新型超导材料的研究开拓了更加广泛的领域。因为复合氧化物体系的变化范围是极为广泛的,其变化可能性要远多于金属间化合物,制备方法也比较简单,找到更有效的新型超导材料就更有可能,故研究其超导机制的结构性能关系意义很大。本文用键参数的方法对已发现的四十多种二元超导氧化物进行讨论,     

B1型NbC的高压合成

从经验中知道,B1、D5_c和A15(或NaCl、Pu_2C_3和Cr_3Si)型三种晶体结构的立方晶体材料,可能提供人们所期待的高超导转变温度。合成和研究这些材料的超导性质,自然是人们很感兴趣的。NbC是NaCl型材料,曾经用粉末配料烧结法和溅射沉积法对该材料进行合成。Giorgi等用粉末配料在10~(-5)毫米汞高真空中在2000℃左右加热2—24小时,获得了不同含碳量的NbC样品,其超导转变温度T_c最高可达11.1K。Powell等用超细铌粉在H_2和CH_4气氛中烧结,在850—1050℃下保温2—113.6小时,获得了NbC微晶,T_c值最高为9.5K,开始超导点10.1K。Spitzer在Ar和CH_4等离子体中进行溅射沉积,合成出NbC薄膜,晶格常数     

零电阻温度91K的超导体

寻找液氮温区的高T_c超导材料是人们长期以来的奋斗目标。近几个月陆续报道了La-Ba-Cu-O体系超导体临界温度可高达T_c≈35—52K~([1-9])。最近中国科学院物理研究所也报道了他们在Y-Ba-Cu-O体系上获得的成果本文将报道我们制备的Y-Ba-Cu-O体系超导材料的初步结果。     

铁陨石化学组成的研究

陨石是降落到地球上来的唯一的星际物质标本,因此它是研究宇宙地质的宝贵材料。陨石化学组成的研究不仅有助于阐明陨石在各个运动阶段内所发生的许多演化,而且通过陨石内宇宙成因核还可能研究外层空间的宇宙射线强度、能量分布及其稳定性等。按地球上各地区发现的陨石统计数字判断,每年降落在我国领土上的陨石约有2—9块。但目前实际收集到的陨石标本却还不够多。对铁陨石化学组成的研究也还比较少。在我国的铁陨石中只有新疆准葛尔和内蒙乌珠穆沁铁陨石发表过化学成分的数据。另外,也曾经有过广东梅县、河南巩县、“铁陨石”的报导。我们最近研究了河北商都、广西南丹、新疆准葛尔、内蒙丰镇、内蒙凉城岱海、内蒙乌珠穆沁铁陨石的化学组成。同时也对这些铁陨石的比重及其锥纹石宽度进行了测量。所得结果列于表1。     

全息电子显微镜观测磁通量

目前,在高临界温度氧化超导材料的研究课题中,有一个问题尚未解决,即磁场穿过高温氧化超导材料时,磁通量具有何种性能.大多数研究此课题的科学家相信,一旦这种性能被获悉,大临界电流的获得也就相应解决.尽管许多研究部门一直试图直接观测磁通量,但尚无成功的先例.最近,日立公司推出一种新型全息电子显微镜,可用于直接观测穿通超导材料的磁力线.具体方法:把一片冷却到2.5K(-270℃)的超导薄膜置于真空磁场中,借助于这种全息电子显微镜,就可以20埃的分辨度直接观察到穿过超导膜的磁力线,并获得定量测量数据.