超导的简单科普

超导的简单科普

本文核心词：科普,物理,学习,量子,超导,量子力学,电磁场,电动力学
（本文档初次尝试使用Markdown和Latex编辑，为非正式科普），也不怎么的就发到了B站。
简述超导的历史沿革和理论突破，以及超导材料的特性。
一、问题的引入：恒定电场

恒定电场 理想导体与介质分界面
理想导体（也称完纯导体，PEC）是电阻为0即电导率为无穷大（）的物质，是一个与理想介质相对应的概念，在实际中并不存在。理想导体内没有电场和时变磁场，其表面上没有切向的电场和法向的磁场。
由于理想导体内不能存在电磁波，所以电磁波入射到理想导体表面上时会发生全反射，理想导体内没有电磁能量进入，反射波能量密度与入射波能量密度相等。（见书P241，6.6节）
理想导体的波阻抗。导体内的磁通量必须随时间恒定。施加到理想导体上的任何外部磁场都不会影响其内部磁场配置。
超导是超导电的简称，它是指金属、合金或其他材料电阻变为零的特性。
超导体的直流电阻为0，电流可以在其间无损耗的流动且表现为完全抗磁性（迈斯纳效应），这种现象即为超导现象，超导体（superconductor）由于其独特的物理性质，有许多可能的实际应用。
超导体和理想导体的不同之处：
In perfect conductors, the interior magnetic field must remain fixed but can have a zero or nonzero value. In real superconductors, all magnetic flux is expelled during the phase transition to superconductivity (the Meissner effect), and the magnetic field is always zero within the bulk of the superconductor.
理想导体中，内部磁场可为一常数（可以是0），而真实存在的超导体在低于其临界温度后，内部所有磁场均被排斥在外。
下面简单介绍下超导体：

二、超导发展脉络
超导现象的重要特征是电阻为零和完全抗磁性。
超导是怎么来的？ 95后曹原有何贡献？
911年，荷兰科学家 昂内斯（Onnes） 研究低温物理时，用液氦冷却汞，发现当温度下降4.2K时 水银 的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度 。后来又发现、等金属也存在临界温度。（1913年获诺奖）
昂纳斯致力于制造低温，液化气体的研究，1898杜瓦液化了 ,1908年昂内丝液化达到4.15K的低温。
1933年，瓦尔特·迈斯纳和罗伯特·奥克森菲尔德两位科学家发现，超导体内部的磁场为0，即展现出完全抗磁性。这被称为迈斯纳效应。（可应用于超导磁悬浮）
尽管1911年就发现了超导现象，但直到1957年，其微观机理才有一个令人满意的解释。即美国物理学家巴丁、库珀和施里弗提出BCS理论，它提出，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成“库珀对”（Cooper pair），晶格的振动，称为声子（Phonon），使自旋和动量都相反的两个电子组成动量为零、总自旋为零的库珀对，称为电声子相互作用。由于库珀对的总自旋为零，可以形成玻色–爱因斯坦凝聚，库珀对如同超流体可以绕过晶格缺陷杂质流动从而无阻碍地形成超导电流。（1972年诺奖）
不过，BCS理论并无法成功的解释所谓非常规超导体，或高温超导的现象。
美国凝聚态物理学家麦克米兰根据BCS理论，和当时能找到的超导体，认为超导临界温度不会高于40K，称为“麦克米兰极限”。
1986年1月，德国物理学家约翰内斯·贝德诺尔茨和瑞士物理学家卡尔·米勒发现陶瓷性金属氧化物（钡镧铜氧化物）可以作为超导体，其临界温度是33K，开启了铜基高温超导体的时代，（次年1987年诺奖）
铜氧化物超导体不能用BCS理论解释，开启了第二代超导体——高温超导体 的时代。
贝德诺尔茨和米勒获奖的1987年，我国物理学家赵忠贤，发现钇钡铜氧系的高达92.8K，同年美籍华裔物理学家朱经武和台湾物理学家吴茂昆也得到相同结果。
这一贡献突破了麦克米兰极限（40K），也突破了液氮的温度壁垒（77K），从此可以用液氮来制造低温环境来制备超导材料，而不必再使用液氦，大大降低了研究铜氧化物的成本。
1987年底，铊钡钙铜氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986年－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。大约1993年，铊汞铜钡钙氧系材料又把临界超导温度的记录提高到138K。在这段时间，其他氧化物超导体、重费米字超导体、有机超导体等也相继被发现，他们都不适用于BCS理论，
2008 年，东京工业大学的细野秀雄发现了新的一类铁基超导体LaO1-xFxFeAs(超导临界温度26 K)。随后，铁基超导体的超导临界温度很快被提高到55 K。2012年，清华大学的薛其坤发现生长在SrTiO3衬底上的单原子层FeSe具有高于77 K的超导临界温度，这也是目前铁基超导体的最高超导临界温度记录。
铜基超导体和铁基超导体都是非传统超导体，即是非BCS超导体，电子声子耦合不能解释这两个体系的超导现象，目前还没有统一的理论来解释这两类非传统超导体。
2015年，德国普朗克研究所的V. Ksenofontov和S. I. Shylin研究组创下新的超导温度记录：203K（-70°C）。其物质为硫化氢（属于传统超导体）。2018年，德国化学家米哈伊尔发现十氢化镧在压力170GPa的高压，温度250K（-23℃） 下有超导性出现，是近年来已知最高温度的超导体之一。
2018年3月仅21岁的中国物理学生曹原在《自然》期刊上以第一作者发表两篇论文，内容是试验发现两层石墨烯以1.1度的偏转夹角叠起来时实现了1.7K温度下的超导，此种超导方式虽然离高温超导甚远，但重大价值在于向揭开超导原理的成因迈出一大步，一种绝缘体或不良导体透过参杂与变换突然变成超导体，是众多当前热门铜氧系超导材料的特性，所以石墨这种本质上如此常见的物质仅仅是薄化成了石墨烯再用特定方式堆叠就出现超导特性，大大减少了推理解决超导之谜的参数复杂度，此发现的重大线索特性让自然杂志在论文刊出3天后撰写了一篇编辑评论《惊人的石墨稀发现与解开超导秘密》，认为这种思维路径很可能指引一条道路最终解开超导之谜，从而能用推演设计法制造出一种地球环境的常温超导体。罗伯特·劳夫林(1998年诺贝尔物理奖得主)发表文章认为这给出了“一个令人目眩的暗示”。
也许超导体成因没有想像中复杂，终有一天能轻易用一套物理计算法算出怎样的物质在怎样情境下能超导，那时瞬间就能推理设计出常温超导体，大幅改变科技进程。.
2020年10月14日，罗彻斯特大学首次在超高压（267GPa）环境下制造出室温超导体，其转变温度高达15C（论文中为287.71.2K），是研究超导历史上的一个里程碑，表征着人类向最优效率的电力系统的目标又迈近了一步。

曹原的研究：
他们把两层石墨烯叠放，转过一个夹角（他称为magic-angle，约为1.1°），再放置到1.7K的低温环境下，原本电阻率最小的石墨烯变成了绝缘体。在进行静电掺杂后加以一定阈值的电压，有电流通过，电阻突变为0，即变成了超导体。曹原发现的重点是这种材料类似莫特绝缘体，且结构简单，给其背后的机理研究提供了一个不错的研究材料。

超导**临界温度**时间线 1900 to 2015物理学家们在干什么？
超导体的发现时伴随着低温物理的研究，即制造低温环境。1908年Onnes液化了，首次达到了4.2K的低温，一些金属的超导现象随即被发现。同时Onnes也发现了的相变点( point)，1978年卡皮查因为发现氦2的超流性获诺奖，在低温领域出现了一大批超导材料。直到1957年BCS理论诞生，给低温超导体给出了圆满的理论解释。随后人们开始追求突破转变温度的上限，改用铜氧化物来制造“高温超导体“，然后惊奇的发现新的现象不能用BCS理论解释，这开创了超导体研究的第二个纪元，即第二代超导体，随后赵忠贤的钇钡铜氧系的达到液氮温区，使制备高温超导材料的条件进一步降低，从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。进入新世纪以来，各种新型高温超导体相继被提出，2015年发现了超导体，传统超导体，又开始了对传统超导体的研究。
就在前几天，2020年10月14日，超导体首次突破0°大关，制得室温15C下的碳基超导体。
低温超导体已有良好的解释，现在摆在脸前的两大事情是：给高温超导体一套良好理论解释，和给超导材料找到合适的应用场景，或者说是制造出更好的超导材料。而在这两方面，都还是大有空间的。室温超导体已经出现，但是其超高压的环境依旧是个问题，降压远比降温困难得多，想要看到超导体的输电系统还有很长很长很长的路要走。
三、超导体的特性
超导体具有三个基本特性：完全电导性、完全抗磁性、通量量子化。
完全导电性
完全导电性又称零电阻效应，指温度降低至某一温度以下，电阻突然消失的现象。而且，超导体内部电场总为零。
完全导电性适用于直流电，超导体在处于交变电流或交变磁场的情况下，会出现交流损耗，且频率越高，损耗越大。交流损耗是超导体实际应用中需要解决的一个重要问题，在宏观上，交流损耗由超导材料内部产生的感应电场与感生电流密度不同引起；在微观上，交流损耗由量子化磁通线粘滞运动引起 。交流损耗是表征超导材料性能的一个重要参数，如果交流损耗能够降低，则可以降低超导装置的制冷费用，提高运行的稳定性。
完全抗磁性
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。
超导体电阻为零的特性为人们所熟知，但超导体并不等同于理想导体。从电磁理论出发，可以推导出如下结论：若先将理想导体冷却至低温，再置于磁场中，理想导体内部磁场为零；但若先将理想导体置于磁场中，再冷却至低温，理想导体内部磁场不为零。对于超导体而言，降低温度达到超导态、施加磁场这两种操作，无论其顺序如何，超导体超导体内部磁场始终为零，这是完全抗磁性的核心，也是超导体区别于理想导体的关键。
严格地说，理想的迈斯纳效应只能在沿磁场方向的非常长的圆柱体中发生。对于其他形状的超导体，磁感线排除的程度与样品的几何形状有关。在一般情况下，整个金属体内分为许多超导区和正常区。磁场增强时，正常区扩大，超导区缩小。当达到临界磁场时，整个金属体都变成正常的了。（下文会提到）
迈斯纳效应可以简单地由下式推出：

来自 Bardeen, Cooper,Schrieffer. Chapter 10: Superconductivity. 讲义
迈斯纳效应（Meissner effect）

迈斯纳效应

超导磁悬浮
清华大学物理系演示：利用超导体的持续电流做的“磁悬浮小车”

来自 张,三慧.(2009).大学物理学. 北京,北京,清华大学出版社.通量量子化
通量量子化又称约瑟夫森效应，指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时，电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象，即在超导体（superconductor）—绝缘体（insulator）—超导体（superconductor）结构可以产生超导电流。
约瑟夫森效应分为直流约瑟夫森效应和交流约瑟夫森效应。直流约瑟夫森效应指电子对可以通过绝缘层形成超导电流。交流约瑟夫森效应指当外加直流电压达到一定程度时，除存在直流超导电流外，还存在交流电流，将超导体放在磁场中，磁场透入绝缘层，超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。
四、超导现象发生的机理4.1 临界参数临界转变温度：

当温度低于临界转变温度时，材料处于超导态；超过临界转变温度，超导体由超导态恢复为正常状态。
临界磁场：
具有持续电流的超导体环能产生磁场，而且除了最初产生维持持久电流时需要输入一些能量外，它和永久磁体一样，维持这电流和它所产生的磁场，并不需要任何电源。这意味着利用超导体可以只消耗少许能量的条件下获得很强的磁场。
由于迈斯纳效应的存在，磁场无法轻易穿过超导体。但当外加磁场达到一定强度时，磁场可以破坏超导态。就超导态被破坏的方式而言，超导体可以分为两类。
第一类超导体
一旦外加磁场突破临界磁场，将发生一级相变，超导态突然消失。
这样的超导态往往存在于纯金属超导体，例如铝、铅和汞中。目前已知唯一的合金材料的第一类超导体是 TaSi2。由于退磁因子的存在，材料可能会进入一种宏观上由普通态区域和超导态区域混合的中间状态。简单的说，由于物体形状对于外加磁场的影响，某些区域的磁场可能强于另一些区域的磁场，从而使得材料部分区域脱离超导态。这一现象最 早由朗道描述。
临界磁场强度与温度有关，实验证明关系式可以写成一条抛物线：

当第一类超导体处于超导态时，其内部磁场为零(迈斯纳效应)，有如下关系：

当外界磁场低于临界临界磁场时，磁矩M随外加磁场线性变化。
由于临界磁场的存在限制了超导体中能通过的电流，例如，在绝对零度附近，直径0.2m的汞超导线，最大只能允许200A的电流，这些限制是设计超导体时必须要考虑的。
第二类超导体

发不了公式只能截图了临界电流密度J_C
这是通过GL理论得到的，当通过超导体的电流密度超过临界电流密度时，超导体由超导体恢复为正常状态。临界电流密度与温度、磁场强度有关。
4.2 伦敦方程
1935年弗里茨与海因茨·伦敦两兄弟提出伦敦方程，成功地解释了迈斯纳效应。
其方程为

伦敦方程

伦敦穿透深度
若使用安培定律来处理第二条伦敦方程的话：

这样最后会得出一条微分方程

因此从量纲可见，伦敦方程内含一特有的长度大小 lambda，而在这个长度中，外来的磁场会被愈来愈快地被排斥。这个数值被称为伦敦穿透深度。
举例说，一超导体与自由空间之间的边界是平的，而超导体外面的磁场大小是固定的，且方向跟z轴一致，与边界平面平行。若x从边界指向超导体内部，则内部的磁场解为

从上式可以较容易地理解到伦敦穿透深度的物理意义。.

4.3 BCS 理论
1957年伊利诺大学的Bardeen、Cooper和Schrieffer提出了以他们名字首字母命名的BCS理论。BCS理论把超导现象看成一种宏观量子效应，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。
理论内涵
量子理论建立后不久，F.伦敦就指出，超导环内的磁通是量子化的
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。
电子声子相互作用

电子-声子耦合 费曼图
有效相互作用可写为：

发射和吸收虚声子只不过是电子通过晶格畸变发生相互作用的场论说法，不能认为是对普遍的能量守恒定律的破坏。上述过程只有在费米面附近的电子，遵守泡利不相容原理的情况下才能够发生。当然电子之间还有库仑斥力，但是由于正离子的中介作用电子而受到强烈的屏蔽。电子之间的库仑斥力由下式确定

随着距离的增加库仑作用快速衰减，因此，引力和斥力相抵后电子之间仍然能够有净的引力存在。
超导体在正常态时，电子服从费米分布，在超导态时，低能量的即在费米球内部的电子仍然与正常态中的一样。但在费米面附近的电子，在交换虚声子所引起的引力作用下按相反的动量和自旋两两结合成电子对，即库柏对。当上述能量范围内的电子都结合为库柏对以后，系统就处于能量最低的基态。库柏对是复合粒子，泡利原理对它已经不适用，它们是遵循玻色-爱因斯坦统计的粒子。因而，库柏对处于具有相同能量的同一量子态。库柏对空间尺度约为cm，为晶格常数的几千倍，库柏对之间互相交叉重叠。
库珀对
1956年库柏证明：只要两个电子之间有净的吸收作用，不管这种作用多么弱，它们都能形成束缚态，其能量低于自由电子的能量。这种束缚在一起的一对电子，称为库珀对。库珀对如同超流体可以绕过晶格缺陷杂质流动从而无阻碍地形成超导电流。
其物理图景可被描述如下：
An electron moving through a conductor will attract nearby positive charges in the lattice. This deformation of the lattice causes another electron, with opposite spin, to move into the region of higher positive charge density. The two electrons then become correlated. Because there are a lot of such electron pairs in a superconductor, these pairs overlap very strongly and form a highly collective condensate. In this condensed state, the breaking of one pair will change the energy of the entire condensate - not just a single electron, or a single pair. Thus, the energy required to break any single pair is related to the energy required to break all of the pairs (or more than just two electrons). Because the pairing increases this energy barrier, kicks from oscillating atoms in the conductor (which are Small at sufficiently low temperatures) are not enough to affect the condensate as a whole, or any inp>
超导体内没有电流时，每个库柏对的总动量为零。而当超导体处于载流的超导态时，每个库柏对都获得同样的附加动量，因而总动量不再为零。电流是靠库柏对来输运的，库柏对中电子的散射只是使这一对转化为另一对，但在散射过程中总动量保持不变，所以电流不发生变化。
理论局限
BCS理论的局限性在于其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极限温度（超导体的临界转变温度不能高于40K），早已被第二类超导体突破。
4.4 G-L理论
金兹堡－朗道方程是由金兹堡和朗道在朗道的二级相变理论的基础上提出的。他们断言超导态可以通过一个复序参量（complex order parameter）ψ(r) 来表征。这个形似波函数的序参量测量的是超导体在低于超导转变温度T_C时的超导有序度（degree of superconducting order），在BCS理论的框架中可以视为描述库珀对质量中心位置的单粒子波函数。在临界相变点附近，超导体的自由能密度f可被展开为如下形式：

临界电流密度
根据上面得到的电流密度，进一步画出“corresponding current J ”与超流体速度v_S的曲线

得到一个电流密度的极值，当通过超导体的电流密度超过临界电流密度时，超导体由超导体恢复为正常状态。它与温度、磁场强度有关。

GL理论的最大贡献在于预见了第二类超导体的存在。
题外话：氦2的超流体相变点(point)，这是超流体研究的开端。朗道对此提出了二级相变理论，以此为基础发展出了GL理论。

4.5 非传统超导体
不同超导材料临界温度表

铜氧超导体
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。铜氧超导体具有相似的层状结晶结构，其中铜氧层是超导层。
对铜氧超导体的研究呈现以下趋势：首先，铜氧超导体已经较为成熟，如由铊－钡－钙－铜－氧超导薄膜制成的装置，已应用于移动电话的发射塔，以增加容量，减少断线和外界干扰。其次，铜氧超导体的基础研究处在瓶颈阶段，转变温度一直以来不能突破164K。再次，对铜氧超导体的机理研究有所进展，如2002年，德国、法国和俄罗斯的科学家利用中子散射技术，在单铜氧层Tl2Ba2CuO6 δ中观察到磁共振，有助于对探明铜氧化物超导体的机理。
铁基超导体
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ReFeAs1-xFx超导体，在铁基超导体的领域首次突破40K的麦克米兰极限温度。
铁基超导体之所以受到关注，原因有两点：其一，Fe离子是磁性离子，打破了磁性离子不利于超导的观点，为探索新的超导体提供了一种思路；其二，类似于铜氧超导体，铁基超导体也存在强的电子与自旋相互作用，对探明高温超导机理有参考价值。
硼化镁超导体
2001年1月，日本青山学院大学J.Akimitsu教授等人首次发现MgB2具有超导电性，其临界温度约为39K。
虽然MgB2的临界温度较低，但与铜氧超导体、铁基超导体相比，仍有很多优势，包括：结构简单、易于制备；原料来源广泛、成本较低；易于加工。尤其是易于加工的特性，成为MgB2的重要优势。因为具有高临界温度的铜氧超导体本质上属于陶瓷材料，陶瓷材料硬度大，加工困难，成为制约铜氧超导体发展的一个因素，MgB2超导体可以弥补这一不足。
目前对于非传统超导体还没有一个圆满的理论解释，这也是需要被努力攻克的方向。
想要更详细地了解超导现象背后的机理，请参看参考资料[11]，其中有更详细的讲解，是一本不错的“入门教材“。
五、进展突破和困难约瑟夫森节与超导量子干涉仪
约瑟夫森效应（英语：Josephson effect）是一种横跨约瑟夫森结（Josephson junction）的超电流现象。约瑟夫森结由二个互相微弱连接的超导体组成，而这个微弱连结的组成结构可以是一个薄的绝缘层（称为超导体–绝缘体–超导体接面，简称S-I-S），一小段非超导金属（简称S-N-S），或者是可弱化接触点超导性的狭窄部分（简称S-s-S）。

闭环的约瑟夫森结实际上是形成了电流方向叠加态的的宏观量子效应，这就形成了超导量子干涉仪（SQUID），可以被制成对磁场高度灵敏的磁力计，可以探测 T大小的磁场。
由于SQUID的电流和电相都是处于叠加态的，所以可以作为量子比特，目前IBM公司主要采用这种技术来制造量子计算机，超导材料也无疑成为了量子计算机众多技术中的热门之一。
15°C！室温超导体诞生了！
2020年10月14日，《自然》的封面介绍了罗彻斯特大学发表的一篇重磅论文，研究人员创造出一种氢化物材料，首次在高达15摄氏度的温度下，观察到常温超导现象。
这是高温超导材料的全新记录，这一突破性进展也代表着，人类向着长久以来希望创造出具有最优效率电力系统的目标又迈近了一步。

罗彻斯特大学Ranga P. Dias等人突发奇想将富氢材料与有机超导这两条路径相结合，用碳来代替金属元素。他们运用一种绿色的光化学合成方式，在硫化氢体系中掺杂了一种自然界最廉价、最普通的元素——碳。实验方案设计：1）将碳和硫以1比1摩尔比混合，球磨成5微米以下的颗粒，随后装载到一种称为“金刚石砧座”的装置中；2）氢分子充入其中，扮演反应物和传压介质的双重角色；3）利用两颗金刚石挤压，给样品施加4GPa的压强，并用波长532nm的紫外光照射数小时；4）在压力和辐射的双重作用下，驱动S-S键的光分解，形成硫自由基，并与氢分子反应生成硫化氢；5）迅速微调压强和激光位，最终制出均匀透明的C–S–H晶体结构。
研究人员观察到的超导现象，是在 2670 亿帕压力条件下实现的，而这个压力约是标准胎压的一百万倍。这一压力目前只能在接近地球中心的极高压力下存在，而且，他们在金刚石压腔中产生超导现象的材料数量，是及其微量的，只能用皮升来表示（1 皮升是毫升），这都意味着这一材料不会立即有任何实际应用。尽管如此，物理学家还是希望它能为开发在低压下工作的零电阻材料铺平道路。研究人员表示，他们的下一个目标，将是在环境压力下观察常温超导现象。未来，如果这些材料能从微小的加压晶体扩大到更大的尺寸，不仅能在室温下工作，而且能在常规环境压力下工作，那将是一个更深刻的技术转变，人类将正式迈入室温超导时代。
Nobel Prizes for superconductivity
Heike Kamerlingh Onnes (1913), for his investigations on the properties of matter at low temperatures which led, inter alia, to the production of liquid helium.
John Bardeen, Leon N. Cooper, and J. Robert Schrieffer (1972), for their jointly developed theory of superconductivity, usually called the BCS-theory.
Leo Esaki, Ivar Giaever, and Brian D. Josephson (1973), for their experimental discoveries regarding tunneling phenomena in semiconductors and superconductors, respectively and for his theoretical predictions of the properties of a supercurrent through a tunnel barrier, in particular those phenomena which are generally known as the Josephson effects.
Georg Bednorz and K. Alex Müller (1987), for their important break-through in the discovery of superconductivity in ceramic materials.
Alexei A. Abrikosov, Vitaly L. Ginzburg, and Anthony J. Leggett (2003), for pioneering contributions to the theory of superconductors and superfluids.
六、超导体的应用
超导输电线路- 理论上能免除所有输电损耗，大幅压低发电量需求，但成本与保持低温问题使其处于概念研发前沿阶段。中国河南巩义市一间电解铝工厂内目前建有试验超导输电线，仅有360米但已经是世界最长的商用线路，除去保持低温的用电后依然比传统电线节约了65%电量。
超导发电机 - 超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机让其效率更上一个台阶。1985年日本造船促进基金会(JAFSA)就已经成立了超导电磁发动机船舶(SEMP)开发委员会，目前技术开发尚未达到可商业化水准。
超导量子干涉仪（SQUID）目前已经产业化。
作为低温超导材料的主要代表NbTi合金和Nb3Sn量子干涉仪，在商业领域主要应用于医学领域的MRI（核磁共振成像仪）。
基础科学研究领域，已经应用于欧洲的大型项目LHC项目，帮助人类寻求宇宙的起源等科学问题。
探勘地底石油与矿物。
军事上有增强反潜机探测潜艇的能力，但还在理论阶段。
超导滤波器 - 目前已经产业化。民用手机和无线网的普及造成大气中电磁讯号极度复杂化，许多通讯装置和气象观测机受到干扰，超导滤波器有很强的滤波能力使这些旧型装置重新发挥功能。
超导磁浮列车 -用于磁浮列车可以说是超导界的圣杯，由于超导体天然就有磁浮效应，几乎不用任何机械设计，理论上能建造极度廉价却又超过飞机速度的列车，永远改变人类的生活方式。2017年中国航天科工集团宣布展开研发专案，利用超导磁悬浮和真空管道双重技术建造时速达4000公里的列车。

参考资料
[1]Snider, E., Dasenbrock-Gammon, N., McBride, R. et al. Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride. Nature 586, 373–377 (2020).
[2]维基百科词条：超导体
[3]维基百科词条：超导现象
[4]维基百科词条：BCS theory
[5]维基百科词条：London Equations
[6]视频：
[7]维基百科词条：Perfect Conductor
[8]Cao, Y., Fatemi, V., Fang, S. et al. Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature 556, 43–50 (2018).
[9]维基百科词条：第二类超导体
[10]维基百科词条：第一类超导体
[11]Tinkham, Michael. Introduction to superconductivity 2nd ed. Mineola, NY: Dover Publications. 2004: 110. ISBN 0486435032.
[12]张,三慧.(2009).大学物理学. 北京,北京,清华大学出版社.
[13]维基百科词条：Ginzburg–Landau theory
[14]知乎专栏
[15]中科院物理所.《自然》封面：刷新纪录！室温超导在超高压下首次被实现.
[16]Bardeen, Cooper,Schrieffer. Chapter 10: Superconductivity. 讲义：
[17]Nature: 100 years of superconductivity.
[18]视频：电子声子相互作用
[19]百度百科词条：超导体
[20]维基百科词条：超导量子干涉仪