分析超絕緣與超導(dǎo)的關(guān)系
來源:作者:時(shí)間:2018-10-13
“超絕緣現(xiàn)象”與“超導(dǎo)現(xiàn)象”會存在哪些關(guān)系呢?這兩種現(xiàn)象,大家很難把它們聯(lián)系在一起。但是它們之間確實(shí)有一定的聯(lián)系。當(dāng)然,你也可能不相信。接下來小編就為大家解答心中的疑惑。
由多個(gè)國家的科學(xué)家組成的研究組表面,超絕緣現(xiàn)象與超導(dǎo)現(xiàn)象是存在一定關(guān)系的。在溫度接近絕對零度和強(qiáng)磁場狀態(tài)下,從氮化鈦絕緣薄膜中發(fā)現(xiàn)了超絕緣現(xiàn)象,而且發(fā)現(xiàn)超絕緣現(xiàn)象是由超導(dǎo)現(xiàn)象引起的。
超絕緣現(xiàn)象與超導(dǎo)現(xiàn)象的研究
1911年,荷蘭物理學(xué)家卡茂林-昂尼斯意外地發(fā)現(xiàn),將汞冷卻到-268.98℃時(shí),汞的電阻會突然消失,從而首次發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象。
1957年,美國伊利諾斯大學(xué)的巴丁、庫柏和斯里弗提出了著名的“巴庫斯超導(dǎo)量子理論”,他們認(rèn)為,在超導(dǎo)態(tài)金屬中電子以晶格波為媒介相互吸引而形成電子對,無數(shù)電子對相互重疊又常?;Q搭配對象形成一個(gè)整體,電子對作為一個(gè)整體的流動(dòng)產(chǎn)生了超導(dǎo)電流。由于拆開電子對需要一定能量,因此超導(dǎo)體中基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間存在能量差,即能隙。這一理論的提出使超導(dǎo)研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。
1962年,年僅20多歲的劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理研究生約瑟夫遜提出,在超導(dǎo)結(jié)中電子對可以通過氧化層形成無阻的超導(dǎo)電流,這個(gè)現(xiàn)象稱作直流約瑟夫遜效應(yīng)。
雖然三次重大發(fā)現(xiàn)與近期多國科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)研究結(jié)果相反,但從整體上看卻又是一致的。
研究人員將氮化鈦薄膜冷卻到接近絕對零度的狀態(tài),也就是說符合瑟夫遜效應(yīng),在這樣的薄膜上外加直流電后發(fā)現(xiàn),電流無損耗地經(jīng)過薄膜,薄膜中產(chǎn)生了超導(dǎo)現(xiàn)象。但具有瑟夫遜效應(yīng)的氮化鈦薄膜只是一種理想模型,實(shí)際上的薄膜是一種微小尺寸的顆粒結(jié)構(gòu),在低溫環(huán)境下顆粒是一種超導(dǎo)磁疇,并被絕緣區(qū)包圍。
研究人員將薄膜置于0.9特斯拉的強(qiáng)磁場、溫度為70mK的環(huán)境中后發(fā)現(xiàn),薄膜的表現(xiàn)就像普通的絕緣體一樣,但當(dāng)溫度降低到20mK后發(fā)現(xiàn),電流急劇接近零,也就是電阻無限增大。原來,這里發(fā)生了量子現(xiàn)象,出現(xiàn)了與超導(dǎo)完全相反的現(xiàn)象——超絕緣。雖然這很奇怪,但超絕緣效應(yīng)在實(shí)驗(yàn)中與超導(dǎo)現(xiàn)象同時(shí)存在,因?yàn)榇女犎匀痪哂谐瑢?dǎo)性。
當(dāng)溫度高于臨界溫度、外界磁場高于臨界場和外加電流高于臨界電流的情況下,超導(dǎo)現(xiàn)象將被破壞。研究發(fā)現(xiàn),在某些狀態(tài),超絕緣現(xiàn)象也存在類似的情況。研究人員指出,盡管上述研究目前只是基礎(chǔ)研究,但該超絕緣現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用非常重要,它能解決一系列化學(xué)電源上的重大問題。
關(guān)于超絕緣現(xiàn)象與超導(dǎo)現(xiàn)象的關(guān)系,小編就為大家介紹到這里。超絕緣現(xiàn)象是由超導(dǎo)現(xiàn)象引起的。如果你想知道更多詳細(xì)的資料,可以上網(wǎng)查詢詳細(xì)的研究報(bào)告。
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