简介超导体的BCS理论
BCS理论是以近自由电子模型为基础，以弱电子－声子相互作用为前提建立的理论。理论的提出者是巴丁（J.Bardeen）、库珀（L.V.Cooper）、施里弗（J.R.Schrieffer）。 BCS理论认为，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成库珀对，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。对于库珀对产生的原因，BCS理论做出了如下解释：电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正电荷，导致格点的局部畸变，形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，没有电阻，形成超导电流。 BCS理论很好地从微观上解释了第一类超导体存在的原因，理论的提出者巴丁、库珀、施里弗因此获得1972年诺贝尔物理学奖。但BCS理论无法解释第二类超导体存在的原因，尤其是根据BCS理论得出的麦克米兰......阅读全文
简介超导体的BCS理论
BCS理论是以近自由电子模型为基础，以弱电子－声子相互作用为前提建立的理论。理论的提出者是巴丁（J.Bardeen）、库珀（L.V.Cooper）、施里弗（J.R.Schrieffer）。 BCS理论认为，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成库珀对，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导
超导体：传统BCS理论与高温超导理论
超导是一种物理现象，指某些材料在低温下电阻突然消失，呈现出零电阻和完全抗磁性的特征。超导最早是在1911年由荷兰科学家昂内斯发现的，当时他将汞冷却到4.2K时，发现其电阻降为零。后来人们又陆续发现了许多其他的超导材料，如铅、锡、铌等。 超导有两个重要的特点：零电阻和完全抗磁性。零电阻意味着超导
低温超导和高温超导如何区别？
超导材料从超导温度上可以分为两大类，一类是40K以下的，即低温（常规）超导材料，40K以上的叫做高温超导材料。 一般来说，把临界温度高于40K的超导体称为高温超导体，而把临界温度高于300K左右的超导体称为室温超导。也就是说，在超导界，“室温”其实是要比“高温”高得多的。至于为什么高温超导体的分界
简述超导体的分类方法
超导体的分类方法有以下几种： （1）根据材料对于磁场的响应：第一类超导体和第二类超导体。从宏观物理性能上看，第一类超导体只存在单一的临界磁场强度；第二类超导体有两个临界磁场强度值，在两个临界值之间，材料允许部分磁场穿透材料。从理论上看，如上文“理论解释”中的GL理论所言，参数κ是划分两类超导体
超导体简介
超导体（英文名：superconductor），又称为超导材料，指在某一温度下，电阻为零的导体。在实验中，若导体电阻的测量值低于10-25Ω，可以认为电阻为零。 超导体不仅具有零电阻的特性，另一个重要特征是完全抗磁性。 人类最初发现超导体是在1911年，这一年荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯（
超导体的用途简介
超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。目前超导量子干涉仪（SQUID）已经产业化。 另外，作为低温超导材料的主要代表NbTi合金和Nb3Sn，在商业领域主要应用于医学领域的MRI（核磁共振成像仪）。作为科学研究领域，已经应用于欧洲的大型项目LHC项目，帮助人类寻求宇宙的
超导体的背景简介
超导体的发现与低温研究密不可分。在18世纪，由于低温技术的限制，人们认为存在不能被液化的“永久气体”，如氢气、氦气等。1898年，英国物理学家杜瓦制得液氢。1908年，荷兰莱顿大学莱顿低温实验室的卡末林·昂内斯教授成功将最后一种“永久气体”——氦气液化，并通过降低液氦蒸汽压的方法，获得1.15~
简介超导体的弱电应用
超导计算机：高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度大大提高。此外，科学家正研究用半
铁基超导体简介
自从2006年发现铁基超导体以来，对铁基超导体日趋深入，比较突出的成果有：2008年，日本科学家细野秀雄发现掺杂F的LaFeOP超导体具有26K的临界温度；2008年，中国科学家赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠发现临界温度达43K的SmFeAs1-xFx超导体和临界温度达55K的ReFeAs
铜氧超导体简介
铜氧超导体是最早发现的高温超导体，20世纪八十年代缪勒、柏诺兹合成的钡－镧－铜－氧系高温超导体和朱经武、赵忠贤合成的钇－钡－铜－氧系高温超导体均属于此范畴。 铜氧超导体包括90K的稀土系，110K的铋系，125K的铊系，135K的汞系超导体。它们都含有铜和氧，因此称为铜氧超导体。铜氧超导体具有
科学家开辟通向奇异超导新途径
据最新一期《物理评论快报》报道，美国埃默里大学物理学家确定了一种被称为对密度波的振荡超导电性形成机制，为人们对某些材料（包括高温超导体）中出现的非常规高温超导状态提供了新见解。 研究人员表示，范霍夫奇点结构可产生超导的调制、振荡状态，新研究为理解这种行为的出现提供了一个新的理论框架。 1911年
超导体的完全抗磁性简介
完全抗磁性又称迈斯纳效应，“抗磁性”指在磁场强度低于临界值的情况下，磁力线无法穿过超导体，超导体内部磁场为零的现象，“完全”指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。完全抗磁性的原因是，超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场，抵消了超导体内部的磁场。 超导体
价键理论简介
价键理论valence-bond theory，一种获得分子薛定谔方程近似解的处理方法。又称电子配对法。历史上最早发展起来的化学键理论。其核心思想是原子间相互接近轨道重叠，原子间共用自旋相反的电子对使能量降低而成键。
细胞“膜泵理论”的简介
细胞“膜泵理论”，是用来解释细胞内外离子分布梯度这个事实的理论。而且它也是解释植物的根毛细胞何以对土壤中的离子有选择性吸收的基础理论。如果“膜泵理论”成立，那就意味着有多少种可被植物利用的离子，就要有多少种泵！膜泵理论成立的另一个论据就是，泵会‘中毒’，中毒的泵不能工作，但也可以解毒。膜泵理论的建立
对话赵忠贤、陈仙辉院士：超导的至暗时刻和未来
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/8/506835.shtm ·“我们现在的技术发展就是主要三类，一类是能源、信息、生物技术。而超导材料既可以支撑能源技术，也能支撑信息技术。人类文明可以用材料来划分，室温超导材料就可以成为划分人类社会文明时
控制理论基础简介
任何一个闭环系统都可以等效成如下模型：其中H为主拓扑或者主设备传函，K是输出采样比例，C为补偿环节传函。依据此模型我们可以得出如下方程：求解此方程就可以得出：对于补偿环节C，我们经常放一个积分环节。对于这种情况，静态增益或者直流增益是无穷大的，从而：因此对于直流成分，输出便等效成如下方程：我们可以得
中国科大在有机超导体研究领域取得重要突破
近日，中国科学技术大学微尺度国家实验室陈仙辉教授课题组在碱金属掺杂菲中发现了5开尔文温度的超导电性，这是有机超导体领域的重要突破。相关成果以Superconductivity at 5K in alkali-metal-doped phenanthrene为题，刊登在10月18日
超导发展中的那些大事
超导学是研究在低温下电阻消失的物质性质的领域。以下是超导发展史的一些重要阶段：1.发现初期（1911-1950s）： 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）首先发现超导体。在温度降低到4K（4 degrees Kelvin, -452F, -269
超导体中的电流有什么特点
超导体最重要的特点是电流通过时电阻为零，有一些类型的金属（特别是钛、钒、铬、铁、镍），当将其置于特别低的温度下时，电流通过时的电阻就为零。在普通的导体中，大部分通过导体的电流由于电阻的原因变为热能，因而被“消耗”掉了。在超导体中，实际上没有阻力，这样，一旦接通电流，从理论上讲就永远不会中断。在一个用
物理所铁基超导材料拓扑性质研究取得进展
铁基超导体和拓扑绝缘体是近年来凝聚态物理研究的热点问题。铁基超导体是非常规超导体，不同于传统的电声耦合机制的BCS超导体，其超导配对机制的解释仍然是凝聚态物理理论的一个难点；同时，不同于单带的铜基非常规超导体，铁基超导体的多带特性使其具有更丰富的电子结构。拓扑绝缘体的发现突破了人们对绝缘相的认识
软硬酸碱理论的简介和应用
软硬酸碱理论简称HSAB（Hard-Soft-Acid-Base）理论，是一种尝试解释酸碱反应及其性质的现代理论。它目前在化学研究中得到了广泛的应用，其中最重要的莫过于对配合物稳定性的判别和其反应机理的解释。软硬酸碱理论的基础是酸碱电子论，即以电子对得失作为判定酸、碱的标准。
氧化还原反应的理论发展简介
18世纪末，化学家在总结许多物质与氧的反应后，发现这类反应具有一些相似特征，提出了氧化还原反应的概念：与氧化合的反应，称为氧化反应；从含氧化合物中夺取氧的反应，称为还原反应。随着化学的发展，人们发现许多反应与经典定义上的氧化还原反应有类似特征，19世纪发展化合价的概念后，化合价升高的一类反应并入
理论预测的“恶魔”粒子首次现身
理论预测67年后，美国和日本的科学家首次在钌酸锶内部发现了名为“恶魔”的粒子。这一发现或可解释为什么某些材料是超导体，并有助科学家寻找新的超导材料。相关论文发表于9日出版的《自然》杂志。 该粒子是一种等离子体激元，产生于名为等离子体的带电粒子。当电子从原子中自由“漂浮”出来时，就会形成等离子体
碳纳米管膜形成超流体的过程介绍
于量子液体低于某临界转变温度会形成超流态。比如氦最丰富的同位素，氦-4，在低于 2.17 K(−270.98°C) 时便会变成超流体。氦-4形成超流态的相变称为Lambda相变(Lambda transition)，因它的比热容对温度曲线形状如同希腊字母“λ”一样。凝聚态物理学中一些相近的相变亦因而
物理所合作研究取得对唯一尖晶石氧化物超导体的最新认识
LiTi2O4（LTO）是迄今发现的唯一具有尖晶石结构的氧化物超导体，它的超导电性主要受Ti原子的3d 电子支配。目前没有高质量的LTO单晶，多晶样品上获得的比热数据以及Andreev反射谱表现出传统BCS电-声相互作用超导体的实验特征，但软X射线散射和核磁共振等测量发现该体系中存在较强的电子-
20世纪中前期超导体的发展简介
1911年，荷兰科学家卡末林—昂内斯用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（﹣268.95℃）时，汞的电阻完全消失，卡末林将这种现象称为超导电性。卡末林因此获得1913年诺贝尔奖。 1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现超导体的完全抗磁性，后人称之为“迈斯纳效应”。 从1954年3月16
电荷密度波材料压力调控研究取得进展
近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心低功耗量子材料研究团队与安徽大学合作，利用金刚石对顶砧技术，结合极低温电输运和变温拉曼测量，在准一维电荷密度波（CDW）材料 （CuTe）中发现压力诱导的新CDW态和超导电性。相关研究结果发表在《物质》（Matter）上。超导与CDW之间的关联，一直是
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近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心低功耗量子材料研究团队与安徽大学合作，利用金刚石对顶砧技术，结合极低温电输运和变温拉曼测量，在准一维电荷密度波（CDW）材料 （CuTe）中发现压力诱导的新CDW态和超导电性。相关研究结果发表在《物质》（Matter）上。超导与CDW之间的关联，一直是
百年研究历史,10次摘得诺奖,这个“小学科”为何如此重要？
超导研究的历史虽然只有112年，但通过超导研究直接获得诺贝尔奖的科学家迄今已有10位。超导研究是物理学中一个很小的分支领域，却诞生了这么多诺奖，可见它非常重要。超导是凝聚态物理研究的一个基本问题。我们知道，材料是由原子组成的，电子在材料里“跑”，必然会受到一定的阻碍，这种阻碍叫“电阻”。根据电阻大小
10次摘得诺奖，这个“小学科”为何如此重要？
超导研究的历史虽然只有112年，但通过超导研究直接获得诺贝尔奖的科学家迄今已有10位。超导研究是物理学中一个很小的分支领域，却诞生了这么多诺奖，可见它非常重要。超导是凝聚态物理研究的一个基本问题。我们知道，材料是由原子组成的，电子在材料里“跑”，必然会受到一定的阻碍，这种阻碍叫“电阻”。根据电阻大小