美國科學家證實納米超導體線圈能經(jīng)受住強磁場 (2005-03-04)
發(fā)布時間:2007-12-04
作者:
來源:新華
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“小就是美”,這一西方俗諺在超導體上得到了充分體現(xiàn)。美國科學家4日報告說,他們通過實驗證實納米級的超導線圈能經(jīng)受住強磁場,這為超導技術(shù)的應用開辟了廣闊前景。
根據(jù)超導理論,超導體中自旋電子配對形成“庫伯對”是超導性的來源。所謂“庫伯對”,是指美國科學家?guī)觳l(fā)現(xiàn),在晶體中眾多可以自由運動的電子,總會有一些因適當?shù)木Ц裥巫兌`在一起,形成相對穩(wěn)定的一對電子。但科學家早就發(fā)現(xiàn),當超導體放置于強磁場中時,電子“庫伯對”會被磁場破壞,電子的自旋也受影響,超導性會被抑制甚至徹底消失。但當超導體的尺寸縮小時,磁場的破壞作用也隨之變小,當超導體的尺寸達到納米尺度,磁場就已經(jīng)不能破壞“庫伯對”了。美國伊利諾依大學物理學教授別茲里亞金等人用實驗證實了這一點。
研究人員在《物理評論通信》上發(fā)表論文說,他們把單層碳納米管安放在硅晶圓上蝕刻出的約100納米寬的“溝”里,然后在碳納米管表面涂上一層鉬-鍺超導材料,將其溫度降到臨界溫度以下,并觀察這一納米級超導材料在強磁場中的反應。結(jié)果發(fā)現(xiàn),強磁場對納米級超導材料的影響明顯減弱。別茲里亞金等人猜測,由于超導線的直徑非常微小,只有大約10納米左右,電子“庫伯對”之間會互相影響,抵消了磁場對超導性的影響。
納米級材料這一特性將使超導的應用前景更為廣闊。比如,原先超導線圈不能輸送強電流,因為電流產(chǎn)生的磁場可能削弱或破壞線圈的超導性,而如果在普通超導線圈中摻入納米級的超導細絲,輸送強電流就不是難題了。此外,納米級的超導材料還可用于核磁共振成像等領(lǐng)域。
別茲里亞金還說,納米級超導材料的尺寸也不能無限縮小,否則的話電子“庫伯對”之間會互相干擾,也會削弱其超導性。此外,納米級超導材料與大尺寸超導材料類似,不能完全實現(xiàn)零電阻,而且材料尺寸越小,其本身的電阻就越大。