无尽的探索——写在超导电性发现100周年

在凝聚态物理领域,没有一门学科像超导电性一样,历尽百年坎坷,却依然生机勃勃,吸引着科学家及大众的探索热情.本文简要叙述了超导电性发现100年来的重要历史事件.从昂纳斯发现汞具有超导电性开始,到铌锗合金;从高温超导电性的发现到二硼化镁,铁砷超导体;从BCS微观理论到目前的理论混乱状态.超导电性的历史就是一幅跌宕起伏和蕴含...     

超导电性发现的历史回顾

回顾了超导电性发现的科学技术条件、过程,以及这一过程中的科学思想方法和经验,说明了超导电性的发现并非是偶然的,通过对超导电性发现的历史回顾,希望能对掌握科学发展的基本规律有所裨益。     

中国科学院物理研究所超导国家重点实验室

超导电性是指材料在低温下电阻完全消失的一种物理现象。超导电性的研究一直是凝聚态物理的重要课题,对基础理论创新和应用技术发展两方面都有着重要的意义。自1911年荷兰物理学家Onnes发现超导电性以来,已经有5次诺贝尔物理学奖授予和超导相关的研究。1986年铜氧化合物超导体     

高温超导材料特性测试装置

高温超导电性是物理学的前沿课题,具有重大的应用前景。低温的获得和控制、各类温度传感器和液面计的特性、电阻的四引线测量法、乱真电动势的判定和消除、数据的计算机处理等,都是物理实验的重要内容。利用精心研制的装置所做的实验,有利于培养学生严谨的科学态度和求实精神。     

电子型掺杂超导体Pr0.88 LaCe0.12 CuO4(Tc=24K)中明显的玻色激发模式

如何理解掺杂铜氧化合物中高温超导电性的机理仍然是凝聚态物理领域里最容易让人气馁的问题之一.     

铁基超导体中的反铁磁序和自旋动力学

类似于其他非常规超导材料,铁基高温超导电性通常出现在静态长程反铁磁序被抑制之后,并且强烈的自旋涨落始终与超导电性相伴相生,因此理解磁性相互作用是建立铁基超导微观机理的重要前提.中子散射作为研究凝聚态物质中磁性相互作用的有力工具,在揭示铁基超导电性的磁性起源方面起到了关键作用.本文系统总结了近十年来铁基超导材料的中子散射研究结果,包括铁基超导材料中的静态磁结构、磁性相变、动态磁激发、电子向列相等,并探讨它们与超导电性之间的关系.     

掺杂MgCNi3超导电性和磁性的第一性原理研究

从第一性原理出发，计算了MgCNi₃的电子能带结构.MgCNi₃中C 2p与Ni 3d轨道杂化使穿梭费米面上的Ni 3d能带表现出平面性，费米面落在态密度范霍夫奇异(vHs)峰的右坡上.vHs峰上大的电子态密度和铁磁相变点附近的自旋涨落是决定MgCNi₃超导电性的重要因素.研究了三种替代式掺杂对其超导电性和磁性的影响，发现电子掺杂使费米能级下滑到态密度较低的位置，导致体系转变为无超导电性的顺磁相；同构等价电子数的金属间化合物的轨道杂化，引起费米面上态密度的减少，降低了超导电性；而空穴掺杂使费米面向vHs峰值方向移动，虽然费米面上电子态密度增大可能提高超导电性，但增强了的Ni原子磁交换作用产生铁磁序，破坏了超导电性. 关键词： 电子结构 超导电性 磁性 掺杂     

电子型超导体Pr1.85Ce0.15CuO4-δ中Cu位V替代对超导电性的影响

本文研究了Pr1.85Ce0.15CuO4-δ(PCCO)中V4 离子替代Cu2 离子后对其超导电性的影响.Pr1.85Ce0.15Cu1-xVxO4-δ(x=0～0.10)电阻率测量结果显示:微量(x≤0.04)V4 离子替代Cu2 离子可以改善样品的超导电性;随着替代量的增加,体系的超导电性逐渐被抑制,x=0.08时超导电性消失.我们主要从样品的微观结构和载流子浓度两个方面的变化分析了V4 替代Cu2 对PCCO超导电性的影响机制.霍尔系数实验结果表明,替代量较少时,体系中载流子浓度随着x的增加而增加,有助于超导电性的改善,但是当替代量增加到一定程度时,晶格畸变程度的增大和顶点氧的出现,抑制了超导电性.     

2003年的诺贝尔物理奖

2003年的诺贝尔物理奖授予了低温物理领域的三位物理学家，他们是Alexei A、Abrikosov(阿布里柯索夫)，Vitaly L．Ginzburg(京茨堡)以及Anthony J．Leggett(莱格特),此奖用以表彰前两者在超导电性方面的贡献，后者为在超流方面作出的贡献.大家知道，自然界中的微观粒子服从量子力学规律；     

WO_3掺杂在淬火YBa_2Cu_3O_（7－x）超导体中的作用

同样经过空气中９００℃至室温淬火，纯ＹＢａ２ＣＵ３Ｏ７－ｘ（ＹＢＣＯ）不超导，而适量掺ＷＯ３的ＹＢＣＯ却可在８８Ｋ以上显示超导电性，更为奇妙的是，Ｗ并没有进入ＹＢＣＯ晶格．为弄清后者超导电性恢复的原因，本文对经过以上条件淬火的纯ＹＢＣＯ及掺３ｗｔ％ＷＯ３的试样进行了一系列研究，并对比研究了相同条件下烧结但在氧气氛中慢冷却的样品．所有结果均表明，淬火过程中掺杂样品冷却较慢很可能是使之恢复超导电性的主要原因．本工作的重要意义在于从非稳态导热的角度探讨了适当掺杂的淬火ＹＢＣＯ超导电性恢复的原因，并可能对改进相应材料超导薄膜的制备工艺有所启迪．     

稚鸡蛋中Ca、Cu、Fe、Zn、Mn、Se、Cr和Pb含量的测定

采用原子吸收光谱法,测定了稚鸡蛋中的钙、铜、铁、锌、锰、硒、铬和铅的含量,并对其结果进行了分析。各元素在实验范围内,线性关系良好,回收率在97.9%—102.2%之间。稚鸡蛋中Ca、Cu、Fe、Zn、Mn、Se含量分别为973.2、5.86、419.40、99.78、7.66、1.25μg·g~(-1),显著高于罗曼鸡蛋。测定结果显示稚鸡蛋中含有丰富的矿物元素,具有较高的营养和保健价值。     

ICP-AES法测定金属硅中的Al、B、Ba、Ca、Cr、Cu、 Fe、Mg、Mn、Ni、Sr、Ti、V和Zn杂质元素

本文提供了一种测定金属硅中Ｂ,Ｆｅ,Ａｌ,Ｃａ,Ｍｎ等１４个杂质元素的ＩＣＰ－ＡＥＳ方法,在样品处理过程中,加入适量体积的甘露醇能够抑制Ｂ的挥发。用本方法测定了一个国家地球化学标准样（ＧＳＲ－４）,结果令人满意。     

Solution absorption and luminescence studies of tetraphenylboron, -carbon, -silicon, -germanium, -tin, -lead, -phosphorus, -arsenic,and -antimony

The lowest absorption band of the tetraphenyl compounds resembles that of the lowest absorption band of benzene with the following difference. In benzene the electronic origin is strictly forbidden, and all intensity is associated with a symmetric progression built on one mode of asymmetric vibration. In the tetraphenyl compounds the intensity associated with the asymmetric vibration is relatively unaffected; however, there is increasing intensity associated with the electronic origin and a symmetric progression built on it along the series

$\text{φ}{}_4\text{Pb}\text{< φ}{}_4\text{Sn}\text{< φ}{}_4\text{Ge}\text{< φ}{}_4\text{Si}\text{< φ}{}_4\text{C}\text{? φ}{}_4\text{B}{}^{\mathrm{?}}\text{< φ}{}_4\text{Sb}{}^{\mathrm{+}}\text{< φ}{}_4\text{As}{}^{\mathrm{+}}\text{< φ}{}_4\text{P}{}^{\mathrm{+}}$

. For the cations it is the electronic origin and the progression built on it that are the primary source of intensity. This effect is attributed to an inductive perturbation. A similar effect is observed in the fluorescence spectrum. In phosphorescence, the relative enhancement of the electronic origin and the progression built on it is far less marked. The phosphorescence emission of φ₄Pb and φ₄Sb⁺ are red shifted from the others by ～0.5 eV, an effect attributed to formation of a triplet excimer. Increasing spin-orbit coupling in the triplet due to a heavy atom effect can be seen in the decreasing phosphorescence lifetime (range 4 sec to 4 msec) and decreasing ratio of $\text{φ}{}_{\mathrm{f}}\text{φ}{}_{\mathrm{p}}$ (fluorescence to phosphorescence quantum yields) in the order

$\text{φ}{}_4\text{C}\text{> φ}{}_4\text{B}\text{> φ}{}_4\text{Si}\text{> φ}{}_4\text{P}{}^{\mathrm{+}}\text{> φ}{}_4\text{Ge}\text{> φ}{}_4\text{As}{}^{\mathrm{+}}\text{> φ}{}_4\text{Sn}$

In all cases nonexponential decay of phosphorescence is observed.     

Measurement of X-ray production cross-sections of Ti,V, Cr,Mn, Fe,Co, Ni and Cu molecules

K shell X-ray production cross-sections in the Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu in the molecules were studied at 59.5 keV excitation energy by using a Si(Li) detector ( FWHM = 155 eV at 5.96 keV). The present results are compared with other theoretical values.     

ICP-AES法直接测定锡锭中的As、Al、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb、Se、Sb、Zn

以电荷耦合器件为检测器的全谱直读等离子体光谱仪直接测定锡锭中As、Al、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb、Se、Sb、Zn十种杂质元素的含量.该方法简便、快速且具有比化学法更低的检出限,加标回收试验结果表明,回收率为92%-105%,RSD均小于1.5%.     

纯硒中杂质元素的ICP-AES测定

电感耦合等离子体-原子发射光谱同时测定纯硒中的碲、铅、铋、锑、铜、铁、镍、铝、锡、砷和硼12种元素的含量,优化出各元素的分析波长和分析条件;用基体匹配补偿基体效应,方法简单,快速可靠,样品回收率为94%-107%.     

Surface energies of the solid solutions between Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W

The surface energy for different surface orientations of the solid solutions as a function of concentration formed by Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W is computed and analyzed using the BFS method for alloys. Similarities and differences among the different binary alloys are examined in terms of strain and chemical effects.     

Density-functional calculations of alpha, beta, gamma, delta, delta', and epsilon plutonium

Total energies for the six known polymorphs of plutonium metal have been calculated within spin and orbital polarized density-functional theory as a function of lattice constant. Theoretical equilibrium volumes and bulk moduli correspond well with experimental data and the calculated total energies are consistent with the known phase diagram of Pu. It is shown that a preference for the formation of magnetic moments, increasing through the alpha-->beta-->gamma phases, explains their position in the ambient pressure phase diagram and their anomalous variation of atomic density. A simple model is presented that establishes a relationship between atomic density, crystal symmetry, and magnetic moments which is universally valid for all Pu phases.     

ICP-AES测定铝合金中Mg、Be、Mn、Mo、Fe、Ti、Si和Zn

采用ICP-AES同时测定铝合金中合金元素和杂质元素,优化ICP光谱仪的工作条件,测定回收率96%—106%,RSD0.28%—6.26%,结果令人满意。     

ICP—AES法直接测定锡锭中的As,A1,Bi,Cd,Cu,Fe,Pb,Se,Sb,Zn

以电荷耦合器件为检测器的全谱直读等离子体光谱仪直接测定锡锭中Ａｓ、Ａ１、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｆｅｄ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｚｎ十种杂质元素的含量。该方法简便、快速且具有比化学法更低的检出限,加标回收试验结果不明,回收率为９２％－１０５％,ＲＳＤ均小于１．５％。