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科學家實現(xiàn)短時室溫超導 已有7人參與
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原標題：科學家實現(xiàn)短時室溫超導 科技日報訊 最近，一個由德國馬克斯·普朗克物質結構與動力學研究所領導的國際研究小組經過一年的實驗，借助短紅外激光脈沖在一種陶瓷材料上成功實現(xiàn)了室溫超導——雖然只有百萬分之幾微秒。這一發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)新型高溫超導材料，并發(fā)現(xiàn)這些材料的新用途。相關論文發(fā)表在最近的《自然》雜志上。 據物理學家組織網12月4日報道，馬克斯·普朗克研究員安德烈·卡弗拉里與來自法國、瑞士等國家的科學家合作，發(fā)現(xiàn)用紅外激光脈沖照射一種叫做釔鋇銅氧化物（YBCO）的晶體時，它在室溫下（300K）短暫地顯出了超導性。他們認為，是激光脈沖使晶格中的原子出現(xiàn)了暫時改變，從而提高了材料的超導性。 最初，超導只是在接近絕對零度（-273℃）時少數(shù)金屬中出現(xiàn)的現(xiàn)象，到上世紀80年代，物理學家發(fā)現(xiàn)了一類新的基于陶瓷的材料，能在零下200℃左右無阻導電，稱之為高溫超導體。其中YBCO在技術應用上最有前景，有望用在超導電纜、發(fā)動機、發(fā)電機等方面。 YBCO晶體的結構很特殊：薄的氧化銅雙層和厚的含鋇銅氧層交替層疊。超導性就來自氧化銅雙層，這里的電子能結合成“庫伯對”，在各層間形成隧穿，就像幽靈穿過墻壁，這就是典型的量子效應。但晶體只在低于臨界溫度時才出現(xiàn)超導，那時庫伯對才能通過厚的中間層，在各個薄的雙層間隧穿。在臨界溫度以上，厚層中的庫伯對就會消失，使導電性變得很小。 研究人員發(fā)現(xiàn)，激光明顯改變了晶體中各雙層間的耦合，但其確切機制還不清楚�！拔覀兿蚓w發(fā)射紅外脈沖，激發(fā)了特定的原子振蕩。”論文第一作者、馬克斯·普朗克物理學家羅曼·曼考斯基說，“隨后，我們很快用短X射線脈沖檢測了受激晶體的精確結構。”結果發(fā)現(xiàn)，紅外脈沖不僅激發(fā)了原子振蕩，而且改變了它們在晶體中的位置。這種短暫的沖擊讓二氧化銅雙層變得更厚——變厚了2皮米，一個原子直徑的百分之一，而雙層間的厚層變薄了同樣數(shù)量。這提高了雙層間的量子耦合能力，使晶體能在室溫下出現(xiàn)幾皮秒的超導。 直到目前，超導磁體、發(fā)動機和電纜還必須用液氮或液氦制冷到極低溫度。如能省掉復雜的制冷程序，將是這項技術的重大突破。曼考斯基說，一方面，新發(fā)現(xiàn)有助于改進尚不完善的高溫超導理論�！傲硪环矫�，它能幫助材料科學家開發(fā)出臨界溫度更高的新型超導體，最終實現(xiàn)無需制冷的高溫超導夢想。” |
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