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科学家实现短时室温超导

来源:私彩平台在线    发布时间:2014/12/10 9:10:26    浏览次数:1328    

超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称作零电阻效应。导体没有了电阻,电流流经超导体时就不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,从而产生超强磁场。超导体已在一些专业领域得到了应用,例如作为粒子加速器。然而,这些材料必须冷却至极低的温度下才有超导的特性。

最近,一个由德国马克斯•普朗克物质结构与动力学研究所领导的国际研究小组经过一年的实验,借助短红外激光脉冲在一种陶瓷材料上成功实现了室温超导——虽然只有百万分之几微秒。这一发现有助于开发新型高温超导材料,并发现这些材料的新用途。相关论文发表在最近的《自然》杂志上。

马克斯•普朗克研究员安德烈•卡弗拉里带领的研究小组发现,用红外激光脉冲照射一种叫做钇钡铜氧化物(YBCO)的晶体时,激光明显改变了晶体中各双层间的耦合,但其确切机制还不清楚。“我们向晶体发射红外脉冲,激发了特定的原子振荡。”论文第一作者、马克斯•普朗克物理学家罗曼•曼考斯基说,“随后,我们很快用短X射线脉冲检测了受激晶体的精确结构。”结果发现,红外脉冲不仅激发了原子振荡,而且改变了它们在晶体中的位置。这种短暂的冲击让二氧化铜双层变得更厚——变厚了2皮米,一个原子直径的百分之一,而双层间的厚层变薄了同样数量。这提高了双层间的量子耦合能力,使晶体能在室温下出现几皮秒的超导。

超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗,而利用超导体则可最大限度地降低损耗,但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段,从而限制了超导输电的采用。直到目前,材料超导特性还必须用液氮或液氦制冷到极低温度来保持。安德烈•卡弗拉里等人的研究给室温超导带来了一线曙光。如能省掉复杂的制冷程序,将是这项技术的重大突破。

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