室溫超導體

室溫超導體

室溫超導體又稱常溫超導體,其實不論高溫、室溫或低溫,只要儘量將化合物中的各種粒子給處於穩定一點的狀態,並令(其中各種粒子的)自旋方向一致,自旋速度一致,如此一來便能使得,待傳送的那個電子擁有一個更平穩.順向(像是氣流用語中的"駛流方向&輻合方向).的傳送環境,便可近乎於常溫超導體的概念了,(傳送過程中, 不被反向自旋的粒子 ,給碰撞干擾 ,也不被順向但自旋較慢之粒子給減速)。

基本介紹

  • 中文名:室溫超導體
  • 外文名:Room-temperature superconductor
  • 性質:超導體
  • 屬性:室溫
  • 時間:2014年
基本信息,發展經歷,機理解釋,研究情況,

基本信息

2013年,德國馬普研究所的安德里亞·卡瓦萊里(Andrea Cavalleri)與一個國際團隊合作發現,當YBCO被紅外雷射脈衝照亮時,在很短的一瞬間,它會暫時在室溫下變成超導體。雷射明顯改變了這種晶體中雙層之間的耦合。不過,確切的機制當時並不清楚。

發展經歷

於是,物理學家決定用美國的LCLS,世界上最強大的X射線雷射器,從實驗上揭開這個謎題。“我們再次向這種晶體發射了紅外脈衝,這會激發某些原子開始振盪,”最近這項新研究的第一作者、馬普學會的物理學家羅曼·曼科夫斯基(Roman Mankowsky)解釋說,“短時間之後,我們再用X射線短脈衝照射晶體,精確測量被激發晶體中的晶體結構。”
結果,他們發現:紅外脈衝不只是激發這些原子振盪,還使它們的位置在晶體中發生偏移。這會使雙層氧化銅短時間內變得更厚一些,增厚了大約2皮米(差不多是一個原子直徑的百分之一),而它們之間的夾層則相應變窄了那么多。進而,這樣的變化增加了雙層之間的耦合程度,使得這種晶體在幾皮秒內變成了室溫超導體。
一方面,新的研究結果有助於補完仍舊不完整的高溫超導理論。“另一方面,它可以幫助材料科學家開發具有更高臨界溫度的新超導材料,”曼科夫斯基說。“也許不需要冷卻、能夠在室溫下工作的超導材料將不再是夢想。”直到現在,超導磁體、引擎和線纜都必須用液氮或液氦冷卻到遠低於零度的溫度。如果複雜的冷卻設施不再需要,那超導技術就獲得了突破。
這一結果12月4日被發表在《自然》雜誌上。

機理解釋

一個由德國馬克斯普朗克物質結構與動力學研究所參與的國際小組,2014年12月4日在《自然》雜誌上報導了他們的此項工作。研究組相信這一現象背後的原理是:雷射脈衝導致晶體晶格中的單個原子發生短暫變動,從而導致超導性的產生。這項成果將有望幫助現有低溫超導材料實現在高得多的溫度條件下實現超導性,因此擁有廣泛套用前景。
室溫超導體

研究情況

火力發電廠可以建造在任何地方,但利用可再生能源的綠色電廠就要謹慎選址了,因為高原上才有強勁的風,沙漠中方能長沐日光,因此要向綠色能源轉變, 我們面臨的最大挑戰之一,就是如何跨越數百千米的距離,將這些來自偏遠之地的電力輸送至城市。最先進的超導電纜可將電能輸送幾千千米而僅有百分之幾的損耗。但麻煩的是,電纜必須一直浸在77K(約 -196℃)的液氮之中。因此,如果要架設這樣的電纜,每隔一千米左右就必須安裝泵機和冷卻設備,大大增加了超導電纜方案的成本和複雜程度。
能在常溫常壓下工作的超導體,將使全球化電力供應夢想成真。通過橫穿地中海底的超導電纜,非洲撒哈拉沙漠的太陽也可以給西歐供電。然而,製作室溫超 導體的秘訣至今依然成謎,與 1986年時沒有什麼兩樣——研究人員就是在那一年,首次製備出了可在相對“高溫”的液氮中實現超導的物質(此前的超導體需要冷卻至 23K以下)。
2008年,一大類以鐵元素為基質的全新超導體(鐵基超導體)被人發現。理論學家能夠找到高溫超導體工作機制的希望也因此而大增(參見《環球科學》 2009年第 8期《高溫超導“鐵”的飛躍》)。如果掌握了這一機制,室溫超導體也許就不再遙不可及。遺憾的是,目前進展仍很緩慢。

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