高温超导体玻色子超导弦理论及其应用

本文用 u(?)×u(1) 场论描述高温氧化物超导体.求得了玻色子超导弦场方程的孤子解,并把理论结果应用于讨论 Cu-O 型超导体的一些特性.     

新型FeSe基超导材料研究进展

FeSe基超导体作为铁基超导材料家族的重要组成部分,已经成为凝聚态物理研究的一个热点领域,对这类超导材料的探索和制备是研究其物理性质的基础.目前,对于FeSe基超导材料的探索主要集中于插层和外延单层FeSe薄膜.其中,通过插层方法获得的FeSe基超导材料具有独特的性质,且种类众多.本文介绍了近年来发现的一系列FeSe基高温超导材料,涵盖K_xFe₂Se₂,A_xNH₃FeSe,LiOHFeSe和有机分子插层FeSe等,并针对各种材料,简述了其性质及影响.     

超导及其应用前景

自1911年卡末林-昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes)发现超导电性以来，90多年过去了．迄今，在这一领域研究的科学工作者，有五批获得了诺贝尔奖．它们标志着在开拓这一研究的领域中具有的突破性的进展，基于这些进展取得了重大应用的前景或在理论概念上确立了对其他研究领域也有相当可借鉴处的成果．这一领域的理论研究及应用开发在21世纪仍是重要科学前沿课题；     

超导简史

 超导现象最初是1911年由荷兰物理学家昂内斯(Onnes)发现的。1908年,昂内斯首次获得液化的氦,并且在液氦温度(4.2K)下研究各种物质的电学特性。他发现,在温度为4.2K时,汞的电阻突然消失。1933年,迈斯纳(Meissner)和奥森菲尔德(Os-chenfeld)发现,处于弱磁场中的超导体会将磁场从内部排斥出来(见图1),这就是迈斯纳效应。1945年,俄罗斯物理学家阿卡迪也夫(Arkadiev)利用这一特性首次演示了将一块小的条形磁铁悬浮于超导体的上方的实验(见图2)。随后而来的几十年,其他超导材料--金属、合金、化合物的超导材料相继找到。     

超导理论研究进展

本文概述了超导微观理论研究的最新进展．首先简述了超导微观理论研究的主要成就和重费米子库珀对态的原子表示；然后综述了高温氧化物超导体的微观电子理论和超导机制，其中包括共振价键理论、局域反铁磁交换作用理论、多极化子理论和超导弦理论等．     

神奇的超导

电阻起源于载流子(电子或空穴)在材料中运动过程中受到的各种各样的阻尼.按照材料的常温电阻率从大到小可以分为绝缘体、半导体和导体.绝大部分金属都是良导体,他们在室温下的电阻率非常小但不为零,在10^-12 mΩ·cm量级附近.自然界是否存在电阻为零的材料呢？答案是肯定的,这就是超导体.当把超导材料降到某个特定温度以下的时候,将进入超导态,这时电阻将突降为零(图1),同时所有外磁场磁力线将被排出超导体外,导致体内磁感应强度为零,即同时出现零电阻态和完全抗磁性.超导态开始出现的温度一般称为超导临界温度,表示为T_c.微观上来说,当超导材料处于超导临界温度之下时,材料中费米面附近的电子将通过相互作用媒介而两两配对,这些电子对将同时处于稳定的低能组态,叫“凝聚体”.在外加电场驱动下,所有电子对整体能够步调一致地运动,因此超导又属于宏观量子凝聚现象.对于零电阻态,实验上已经证实超导材料的电阻率小于10^-23 mΩ·cm,在实验精度允许范围内已经可以认为是零.如果将超导体做成环状并感应产生电流,电流将在环中流动不止且几乎不衰减.超导体的完全抗磁性并不依赖于超导体降温和加场的次序,也称为迈斯纳(Meissner)效应.一个材料是否为超导体,零电阻态和完全抗磁性是必须同时具有的两个独立特征.     

超导科学技术展望

本文概述了对今后十年左右超导科学技术发展的展望．     

超导电力技术新进展及其未来发展的思考

近年来高温超导材料研究取得很大进展,它在电力领域的应用研究已受到广泛关注,一些示范样机,诸如高温超导输电电缆、变压器、故障电流限制器、电机和储能装置已经研制成功并投入示范性试验.超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术,文章将介绍高温超导电力应用研究的新进展及其未来发展的思考。     

超导电力技术新进展及其未来发展的思考

近年来高温超导材料研究取得很大进展,它在电力领域的应用研究已受到广泛关注,一些示范样机,诸如高温超导输电电缆、变压器、故障电流限制器、电机和储能装置已经研制成功并投入示范性试验.超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术,文章将介绍高温超导电力应用研究的新进展及其未来发展的思考.     

极端的手段、极端的目标——超导电子器件及其应用

超导电性既是物理学中一个光彩夺目的领域,也是电力工程和电子学中许多独特的新应用的源泉.工作于液氦或液氮温区的超导电子器件,固然有赖于“低温”的极端手段,却能在灵敏度、频带宽度、响应速率等方面达到极端的目标.文章以液氦温区超导体为主,简述了有关的电子器件的基本原理和应用类型,并展示了其发展前景,以纪念超导现象发现一百周年.     

氧化物高温超导电性的应用

新的高温超导体开辟了诸多应用的可能性，如磁体、电力输送、计算机内连接、约瑟夫森器件等．这些应用的实现尚依赖于许多因素如临界电流密度、临界磁场、允许的工作温度、力学性能和化学稳定性等．对一些因素的分析可看出哪些应用会最早实现，哪些会具有最大的潜力．     

超导材料、理论新进展及应用前景

 自从1911年卡末林·昂尼斯首次发现超导电性以来,已经历了四分之三世纪以上的岁月了.然而,人类对超导电性的研究和应用仍然没有达到完美的境地.尽管如此,超导电性学科和技术仍已步入它的青壮年时期,并且人们认识到:一旦室温超导材料被发现,则人类现代技术文明的一切都将随之发生巨大变革.一、高温氧化物新超导材料的发现直到1985年,人类发现的超导材料的超导转变温度T_c都较低,只能在液态氦温度下工作,这个条件限制了超导技术的应用.想方设法提高T_c是几十年来人们努力寻求的目标,其中一个方向就是研究氧化物超导体.这始于几十年前,从当时的尺度来看,已获得T_c值不算很低的研究结果,因而一直受到关注.     

超导环电流的研究

以修正的含时金兹堡-朗道理论去研究超导环的超流特性；计算了涡旋运动方程，理论上得到超导环电流是超流量子的整数倍，并且具有多涡旋跳跃；从理论上得到超导环的磁场是量子化的.一定条件下，超流的符号可以发生反转，并且理论上得到了它的表达式.认为超导环是具有对势的对称. 关键词： 超导环 电流 超导电性     

超导及其应用专题编者按

1911年荷兰科学家Heike Kamerlingh Onnes首次在金属汞中发现超导现象以来,超导作为人类发现的第一个宏观量子现象已经有百余年的研究历史.在这百余年的时间里,人们对传统的低温超导材料的认识及应用已经取得了巨大的成就,尤其是关于其超导机理的BCS理论的建立极大地推动了凝聚态物理的发展.在铜氧化物高温超导体发现后的近三十余年里,源于对其机理的研究开辟了基础物理新的领域,也为超导体的应用带来了新的技术.然而,非常规高温超导机理的研究和高临界参数的新超导体的探索仍面临许多挑战.     

脉冲充磁的超导圆盘的电流密度和俘获场分布的研究

本从第一性原理出发，计算了充磁线圈产生的磁场，脉冲充磁的超导圆盘中的感应电流密度和俘获场分布．以超导体中的电流运动方程为基础，通过磁通动力学方程E=Ec(J/Jc)^n和物质方程B=μ0H表示超导圆盘的超导特性．计算表明第一个脉冲充磁电流的峰值和磁通蠕动指数对于超导圆盘中的感应电流分布非常重要．同时研究了充磁电流的宽度，波形，第二个充磁电流的峰值和充磁线圈的形状对于俘获场的影响．计算表明不断减小脉冲充磁电流峰值的反复充磁可以保持超导圆盘中的感应电流密度的平台在一确定水平．     

超导技术在未来电网中的应用

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是当今能源领域的大趋势。随着可再生能源越来越多地接入电网,将对直流输电和大规模储能技术提出愈加迫切的需求。在此背景下,超导直流输电技术、超导直流限流器以及基于超导电性的电力储能技术等具有潜在的应用前景。文章较为系统地介绍上述直流超导电力装置的原理、优势以及近些年国内外的进展等。