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銅氧化物一般出現在在高溫超導語境下,主要指的是釔鋇銅氧,或稱釔鋇銅氧化物、YBCO,是化學式為YBa2Cu3O7-x的化合物。它是著名的高溫超導體,屬於第二類超導體,並且是第一個製得轉變溫度在液氮沸點以上的材料。
歷史
在1911年發現超導性後的第75年,在蘇黎世IBM工作的約翰內斯·格奧爾格·貝德諾爾茨和卡爾·亞歷山大·米勒發現特定的半導體氧化物可以在低於35K的溫度下顯示出超導性,特別是鑭鋇銅氧化物,一種缺氧鈣鈦礦型的潛在材料。在此基礎上,1987年,亨茨維爾亞拉巴馬大學的吳茂昆及其研究生(Ashburn和Torng),與休斯頓大學的朱經武和他的學生共同發現了釔鋇銅氧,也因此引發了對新高溫超導材料的研究熱潮。
YBCO是首個超導溫度在77K以上的材料,也就是說它的轉變溫度高於液氮的沸點,用相對便宜的液氮就可以冷卻。之前發現的超導體都必須用液氦或液氫冷卻(Tb=20.28K)。
套用
高溫超導體有很多實際中的套用,例如可用作核磁共振成像、磁懸浮設施以及約瑟夫森結中的磁體。主要有兩個問題限暗示制了YBCO在超導方面的套用:
第一,YBCO單晶有很高的臨界電流密度,至於多晶則很低(保持超導態時僅能通過很小的電流)。這是由材料的晶粒界面造成:當晶界角大於約5°時,超導電流就無法越過界面。這個問題可由通過化學氣相沉積製備薄膜或調準晶界得到改善。
第二,此類的氧化物材料很脆,以傳統方法製成線狀並不能很好地保留其超導性質。
另外,很多情況下大規模冷卻物體至液氮的溫度並不十分實際。