超导体的原理

超导体的原理
超导体的原理

超导体的原理
[实验] 1911年荷兰著名物理学家卡梅林·昂内斯首次将氮液化,获得了4.6K（-268.4℃）的低温.当昂内斯将金属汞置于低温液氮中,发现汞的电阻急剧下降,直至消失,电阻为零!这在当时简直是不可思议.超导的原理是什么?物理学面临新的课题.
超导现象总是在温度很低的条件下发生,人们把超导体发生超导现象时的温度称做临界温度.人为地制作低温是很麻烦的,显然,临界温度越高超导材料的应用就越方便,越有应用价值,于是世界各国的科研大军又致力于研制高临界温度的超导材料,超导材料开始进入实用阶段.

[分析] 面对电阻为零的超导之谜,各种学说应运而生：有的说在产生了电子隧道；有的说是在低温条件下原子被冻僵了,还有的提出电子唯象理论（建立在假定之上的理论）,假定在低温条件下两个电子结成了库伯对……但是隧道怎样产生,原子如何冻僵?难有交代.

超导的发生是核外电子速率随温度变化的显著表现,是核外电子运动所引起的物质特性变化的明显特征,超导原理是：
在很低的温度下,物体的所有的电子速率降低,价电子运转在固定的平面上,达到临界温度,价和电子运转速率越来越低.核心习惯于常温下的核外电子快速运转,价和电子运转缓慢,造成了原子暂时缺失价电子的现象.核心就挪用相邻核心的价电子,相邻核心又挪用,所有的核心都向某一方向近邻挪用,于是就形成外层电子公用.这种核外层电子公用的状态就是物质的超导态,核外层电子处于公用的状态的物体就是超导体.

美国科学家找到物质为何具有“超导电性”原因- -

据太空新闻网10月28日消息，美国能源部国家实验室的科学家们在最新的研究中发现了一个新的现象，可以解释为什么物质在一定的清晰度条件下具有超导电性。所谓超导电性，是指物质在一定的温度条件下其电阻下降为零的现象。科学家们在研究超导化合物时发现，化合...

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美国科学家找到物质为何具有“超导电性”原因- -

据太空新闻网10月28日消息，美国能源部国家实验室的科学家们在最新的研究中发现了一个新的现象，可以解释为什么物质在一定的清晰度条件下具有超导电性。所谓超导电性，是指物质在一定的温度条件下其电阻下降为零的现象。科学家们在研究超导化合物时发现，化合物内部电子的分布是不平均的，在电子分布稀少或者没有电子的地方会形成一个"空穴"，而这个空穴可能就是让物质具备超导能力的原因。科学家们的这一发现被发表在了10月28日出版的《自然》杂志上。

科学家们研究了由锶、铜和氧等成份组成了超导化合物(科学家们通常称之为SCO)，这种化合物是铜酸盐的一种。铜酸盐是含有铜氧化物的盐类物质的总称。在SCO超导化合物中，科学家们发现了一个"结晶体空穴"，它是由一些小的空穴按一定的规律严格排列而成的。科学家们表示，这些洞肯定发生了一些变化，就象电子，可能所有的电子都联系在了一起，也许这就是让化合物具有超导性能的原因所在。
负责这项研究的物理学家彼得·阿伯玛特表示，研究中发现的这咱结晶空穴是一种非常奇特的现象，它的形成是那些小的空穴相互之间直接作用的的结果。以此类推，科学家们认为其它的铜酸盐也有可能在一定的温度条件下具有超导性能。
SCO化合物的结构就象一个三明治，两层不同的铜氧化物当中夹着一层锶原子。在第一层中，铜氧化物的分子形状是呈长形的平行排列，而在另一层铜氧化物分子的分布是一种阶梯式的结构，其中就含有许多的晶体空穴。
晶体空穴实质上是物质内部电荷排列的一种形式。科学家们认为物质内部电荷排列方式是非常重要的，因为超导性能可能就是因为某种特殊的电荷排列而造成的或者说是当物质内部的电荷排列接近两种排列方式的界限时就会出现超导现象。科学家们目前正在对其它的拥有带状晶体空穴和其它一些磁性空穴的铜酸盐进行类似的研究。
阿伯玛特表示，我们认为结晶体空穴和电荷和条状分布是有关系的，尤其是在SCO化合物中，这种结晶体空穴是电荷分布的一种极端状态的表现，也就是说这种分布状态只能出现于铜氧化物呈梯状分子结构的那一层里，而不是在整个的铜氧化物层中。
阿伯玛特和他的同事们利用美国国家同步加速器光源发射出的X射线对SCO化合物进行了研究，观测了不同波长的X射线在SCO化合物中的反应。美国国家同步加速器光源是一个专门用来产生X射线、红外线和紫外线的研究设备，它被广泛应用于各类的科学研究。
科学家们发现当X射线的能量达到一个特定的数量的时候，SCO化合物会强烈的对其产生反应，而这种反应就是由于结晶体空穴产生的。科学家们认为这些结晶体的空穴排列是一种有序的晶格，因为混乱的排列是无法对X射线产生如此强烈的反应的。
阿伯玛特和他的同事们计划继续对SCO化合物进行更进一步的研究，探索如果这些晶体空穴的结构发生了改变会有什么样的后果。他们还将对其它的铜酸盐进行研究观测它们的条状电荷分布是否与晶体空穴有关。
阿伯玛特称："很明显，我们需要进行进一步的研究，这些晶体空穴与物质的超导性能肯定存在着某种联系"。
这项研究所需的经费是由美国能源部基础能源科学办公室，美国国家科学基金会、贝尔实验室、荷兰国家科学基金和荷兰基础研究组织共同提供的

收起

在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率为零的物质。
晶体空穴束缚消失