室温超导
Dec 04, 2014【图片】室温下没有电阻:CuO2双层之间的氧原子共振激发在短光脉冲的作用下导致原子在晶格中微小地偏离平衡位置。这种移动使得双层与其内的CuO2层距离增大,同时双层的距离减小。这极大可能增强了超导电性。
超导电性是一个值得注意的现象:超导体传输电流没有任何阻碍,因此没有任何损失。它已经被使用在一些特殊领域,例如核自旋断层或粒子加速器磁铁。然而,为了实现这个目的,材料必须冷却到非常低的温度下。但在过去的一年中,一个实验提供了一些惊喜。
在近红外激光脉冲的帮助下,研究人员首次成功地制造出在室温下的超导陶瓷——虽然只有百万分之几微秒。一个在汉堡Max Planck物质结构和动力学研究所物理学家组成的国际团队作出了重要贡献,对于已经发表在nature上的结果,一个可能的解释是:科学家认为,激光脉冲导致的个别原子在晶格中的微小移动会提高超导电性。这一发现可能有助于材料在更高的温度下成为超导体,将有待发展为新的应用。
在最开始的时候,超导电性是已知的只有少数金属在温度略高于绝对零度(零下273摄氏度)才会出现。然后,上世纪80年代,物理学家基于陶瓷材料发现了新的种类,它们的导电性在零下200摄氏度的温度下没有损失,因此被称为高温超导体。其中一类陶瓷是钇钡铜氧化物(YBCO)。在技术的应用上,它是最有应用前景的材料之一,如超导电缆,电动机和发电机。
YBCO晶体具有特殊的结构:薄的双层氧化亚铜替代较厚的含有钡铜氧的中间层。超导电性的起源就在氧化亚铜薄膜双层中,这里电子可以联合起来形成所谓的库珀对。这些库伯对在不同层之间“打通隧道”,形象地说,这意味着他们可以通过这些层像幽灵穿过墙壁一样——这是一种典型的量子效应。晶体成为超导体只能在低于“临界温度”的环境里,然而,因为库珀对不仅是在双层内打通隧道,但也从厚层到下一层“神秘地穿过”。在临界温度以上,两层之间的这种耦合是被破坏的,材料导电性就变得很差。
这个结果帮助科学家开发新的超导材料
2013年,一个国际研究小组与Plank研究员Andrea Cavalleri 在自己的工作中发现,当YBCO被红外激光脉冲