超导的简单科普(2)
2023-04-08 来源:文库网
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。
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。
