無冷卻超導電性

2013年德國研究人員發現,釔鋇銅氧高溫超導化合物經紅外雷射輻射後,能在幾微微秒極短時間內,在室溫下變成超導體,其機理尚不清楚。但這發現的意義有二:1.可幫助完善現有的超導理論;2.可幫助探索新的高臨界溫度超導材料。

無電阻能傳輸電流物體的性能,稱為物體的超電導性。開始,只知道很少幾種金屬在接近負273攝氏度時有超電導性。1980年,物理學家發現一種以陶瓷為基的材料在負200攝氏度時也能出現超電導性。稱為高溫超導。釔鋇銅(

(YBCO)化合物就是其中的一種,它是最有技術套用前途的材料,如超導電纜,摩托和發電機等。

YBCO有一種特別結構;它的二層銅氧化物夾有一含銅,鋇和氧的厚中間層,在某溫度下,上下二層薄的二氧化銅的電子能跳躍而形成庫伯對(Cooper pair).由於量子效應而產生超電導性。但溫度高於某臨界值。超電導性消失。變成導電很差的物體。

2013年一國際研究組和馬氏普蘭克(Max Plank)研究者 Andrea Cavalk 發現,當YBCO被紅外雷射脈衝輻射後,它在室溫下很短暫地變成超導電體。雷射明顯地改良晶體內二層間的偶合。其準確的機理還沒清楚。Max Plank 的領導物理學家Roman Mankovsky 解析,這種現象是由於紅外雷射輻射會引起晶體內某些原子的震盪和位置移動,導致二層二氧化銅層變厚一原子直徑的百分之一,而這二層間的厚層也變薄同一數量。增大二層間的量子偶合,而使晶體在室溫下在幾微微秒(Picoseconds)內變成超導電體.

這個新結果一方面可幫助完善現有的不完善超導理論;另一方面可幫助材料科學家,探素新的具有更高臨界溫度的超導材料。

參考文獻:

R.Mankovsky. et al. "Nonlinear lattice dynamics as a basis for enhanced superconductivity in YBa2Cu3O6.5" Nature 516.71-73 (04 December 2014)

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