分析超絕緣與超導的關(guān)系
來源:作者:時間:2018-10-13
“超絕緣現(xiàn)象”與“超導現(xiàn)象”會存在哪些關(guān)系呢?這兩種現(xiàn)象,大家很難把它們聯(lián)系在一起。但是它們之間確實有一定的聯(lián)系。當然,你也可能不相信。接下來小編就為大家解答心中的疑惑。
由多個國家的科學家組成的研究組表面,超絕緣現(xiàn)象與超導現(xiàn)象是存在一定關(guān)系的。在溫度接近絕對零度和強磁場狀態(tài)下,從氮化鈦絕緣薄膜中發(fā)現(xiàn)了超絕緣現(xiàn)象,而且發(fā)現(xiàn)超絕緣現(xiàn)象是由超導現(xiàn)象引起的。
超絕緣現(xiàn)象與超導現(xiàn)象的研究
1911年,荷蘭物理學家卡茂林-昂尼斯意外地發(fā)現(xiàn),將汞冷卻到-268.98℃時,汞的電阻會突然消失,從而首次發(fā)現(xiàn)了超導現(xiàn)象。
1957年,美國伊利諾斯大學的巴丁、庫柏和斯里弗提出了著名的“巴庫斯超導量子理論”,他們認為,在超導態(tài)金屬中電子以晶格波為媒介相互吸引而形成電子對,無數(shù)電子對相互重疊又常常互換搭配對象形成一個整體,電子對作為一個整體的流動產(chǎn)生了超導電流。由于拆開電子對需要一定能量,因此超導體中基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間存在能量差,即能隙。這一理論的提出使超導研究進入了一個新的階段。
1962年,年僅20多歲的劍橋大學實驗物理研究生約瑟夫遜提出,在超導結(jié)中電子對可以通過氧化層形成無阻的超導電流,這個現(xiàn)象稱作直流約瑟夫遜效應。
雖然三次重大發(fā)現(xiàn)與近期多國科學家的發(fā)現(xiàn)研究結(jié)果相反,但從整體上看卻又是一致的。
研究人員將氮化鈦薄膜冷卻到接近絕對零度的狀態(tài),也就是說符合瑟夫遜效應,在這樣的薄膜上外加直流電后發(fā)現(xiàn),電流無損耗地經(jīng)過薄膜,薄膜中產(chǎn)生了超導現(xiàn)象。但具有瑟夫遜效應的氮化鈦薄膜只是一種理想模型,實際上的薄膜是一種微小尺寸的顆粒結(jié)構(gòu),在低溫環(huán)境下顆粒是一種超導磁疇,并被絕緣區(qū)包圍。
研究人員將薄膜置于0.9特斯拉的強磁場、溫度為70mK的環(huán)境中后發(fā)現(xiàn),薄膜的表現(xiàn)就像普通的絕緣體一樣,但當溫度降低到20mK后發(fā)現(xiàn),電流急劇接近零,也就是電阻無限增大。原來,這里發(fā)生了量子現(xiàn)象,出現(xiàn)了與超導完全相反的現(xiàn)象——超絕緣。雖然這很奇怪,但超絕緣效應在實驗中與超導現(xiàn)象同時存在,因為磁疇仍然具有超導性。
當溫度高于臨界溫度、外界磁場高于臨界場和外加電流高于臨界電流的情況下,超導現(xiàn)象將被破壞。研究發(fā)現(xiàn),在某些狀態(tài),超絕緣現(xiàn)象也存在類似的情況。研究人員指出,盡管上述研究目前只是基礎(chǔ)研究,但該超絕緣現(xiàn)象的實際應用非常重要,它能解決一系列化學電源上的重大問題。
關(guān)于超絕緣現(xiàn)象與超導現(xiàn)象的關(guān)系,小編就為大家介紹到這里。超絕緣現(xiàn)象是由超導現(xiàn)象引起的。如果你想知道更多詳細的資料,可以上網(wǎng)查詢詳細的研究報告。
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