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超ちょう導體どうたい

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（重定しげさだ向こう自じ超ちょう导体）

超ちょう導體どうたい（英語えいご：Superconductor），指ゆび可か以在特定とくてい溫度おんど以下いか，呈てい現げん電でん阻為ため零れい的てき導體どうたい。零れい电阻和わ完全かんぜん抗こう磁性じせい是ぜ超ちょう导体的てき两个重要じゅうよう特性とくせい。超ちょう导体电阻转变为零的てき温度おんど，称しょう为超导临界かい温度おんど，据すえ此超导材料りょう可か以分为低温ていおん超ちょう导體和わ高温こうおん超ちょう导體。這裡的てき「高溫こうおん」是ぜ相しょう对于绝对零れい度ど而言的てき，其實遠とお低てい於冰點攝氏せっし0℃。科学かがく家か一直在寻求提高超导材料的临界温度，目前もくぜん高温こうおん超ちょう导体的てき最高さいこう温度おんど记录是ぜ马克普ひろし朗ろう克かつ研究所けんきゅうじょ的てき203K（-70°C）。因よし为零電でん阻特性せい，超ちょう導しるべ材料ざいりょう在ざい生成せいせい强きょう磁场方面ほうめん有ゆう许多應用おうよう，如MRI核かく磁共振きょうしん成なり像ぞう等ひとし。

超ちょう导體演えんじ進すすむ史し

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主しゅ条目じょうもく：超ちょう導しるべ現象げんしょう
超ちょう导邁斯納おさめ效こう應おう
  • 1911年ねん，荷に兰科学かがく家か海うみ克かつ·卡末林りん·昂のぼる內斯用よう液えき氦冷却れいきゃく汞，当とう温度おんど下降かこう到いた絕對ぜったい溫ぬる標しめぎ4.2K时水银的电阻完全かんぜん消失しょうしつ，这种现象称しょう为超ちょう导电性せい，此温度おんど称しょう为临界かい温度おんど。
  • 1933年ねん，瓦かわら爾なんじ特とく·邁斯納おさめ和わ羅ら伯はく特とく·奥おく克かつ森もり菲尔德とく两位科学かがく家か发现，如果把わ超ちょう导体放ひ在ざい磁场中ちゅう冷却れいきゃく，则在材料ざいりょう电阻消失しょうしつ的てき同どう时，磁感应线将はた从超导体中ちゅう排出はいしゅつ，不能ふのう通どおり过超导体，这种抗こう磁性じせい现象称しょう为迈斯纳效应。目前もくぜん超ちょう导材料りょう的てき磁电障碍しょうがい已やめ被ひ跨またが越えつ，下した一个难关是突破温度障碍，即そく寻求高温こうおん超ちょう导材料りょう。
  • 1973年ねん，发现超ちょう导合金きん――铌锗合金ごうきん，其临界かい超ちょう导温度おんど为23.2K，这一记录保持了近13年ねん。
  • 1986年ねん，设在瑞みず士し苏黎世よ的まと美国びくにIBM公司こうし的てき研究けんきゅう中心ちゅうしん报道了りょう一いち种氧化物ばけもの（镧钡铜氧化物ばけもの）具有ぐゆう35K的てき高温こうおん超ちょう导性。此后几乎每ごと隔へだた几天就有新しん的てき研究けんきゅう成果せいか出で现。
  • 1986年ねん，美国びくに贝尔实验室しつ研究けんきゅう的てき超ちょう导材料りょう，其临界かい超ちょう导温度おんど达到40K，液えき氢的“温度おんど壁かべ垒”（40K）被ひ跨またが越こし。
  • 1987年ねん，阿おもね拉ひしげ巴ともえ馬ば大學だいがく亨とおる茨いばら維爾分校ぶんこう的いくわ台灣たいわん科學かがく家か吴茂昆こん及其研究けんきゅう生せい（Ashburn和わTorng），与あずか休きゅう斯顿大学だいがく的いくわ台灣たいわん科學かがく家か朱しゅ经武和かず他た的てき学生がくせい共同きょうどう发现了りょう钇钡铜氧，这是首くび个超导温度おんど在ざい77K以上いじょう的てき材料ざいりょう，突破とっぱ了りょう液えき氮的“温度おんど壁かべ垒”（77K）。[1][2][3][4][5][6][7][8]从此，科学かがく家か可か以使用しよう便宜べんぎ的てき液えき氮而非ひ昂のぼる贵的液えき氦研究けんきゅう超ちょう导体，这引发了对新型がた高温こうおん超ちょう导材料りょう的てき研究けんきゅう热潮。随ずい后きさき，中国ちゅうごく大だい陆科学かがく家か赵忠贤以及台湾たいわん科学かがく家か朱しゅ经武相あい继在钇－钡－铜－氧系材料ざいりょう上じょう把わ临界超ちょう导温度おんど提ひさげ高だか到いた90K以上いじょう。1987年ねん底そこ，铊－钡－钙－铜－氧系材料ざいりょう又また把わ临界超ちょう导温度おんど的てき记录提ひさげ高だか到いた125K。从1986－1987年ねん的てき短たん短たん一いち年ねん多た的てき时间里さと，临界超ちょう导温度おんど提ひさげ高だか了りょう近きん100K。
  • 2001年ねん，二に硼化鎂(MgB2)被ひ發現はつげん其超導しるべ臨界りんかい溫度おんど達たち到いた39K [9]。此化合かごう物的ぶってき發現はつげん，打破だは了りょう非ひ銅どう氧化物ぶつ超ちょう導體どうたい(non-cuprate superconductor)的てき臨界りんかい溫度おんど紀き錄ろく。
  • 1990至いたり2000年代ねんだい，具ぐZrCuAsSi結構けっこう的てき稀まれ土ど過渡かと金屬きんぞく氮磷族ぞく化合かごう物ぶつ(rare-earth transition-metal oxypnictide, ReTmPnO)陸續りくぞく被ひ發現はつげん[10] [11]。但ただし並なみ未み有人ゆうじん發現はつげん其中的てき超ちょう導しるべ現象げんしょう。
  • 2008年ねん，日本にっぽん的てき細野ほその秀雄ひでお團だん隊たい發現はつげん在ざい鐵てつ基もと氮磷族ぞく氧化物ぶつ（iron-based oxypnictide）中ちゅう，將しょう部ぶ份氧以摻雜ざつ的てき方式ほうしき用よう氟作部ぶ份取代だい，可か使つかいLaFeAsO1-xFx的てき臨界りんかい溫度おんど達たち到いた26K[12]，在ざい加壓かあつ後ご(4 GPa)甚至可か達たち到いた43K[13]。其後，中國ちゅうごく的てき聞海虎とら團だん隊たい，發はつ現在げんざい以鍶取代だい稀まれ土ど元もと素之もとゆき後ご，La1-xSrxFeAsO亦また可か達たち到いた臨界りんかい溫度おんど25K[14]。其後，中國ちゅうごく的てき科學かがく家か陳ちん仙せん輝てる、趙ちょう忠ただし賢けん等とう人ひと，發現はつげん將はた鑭以其他稀まれ土ど元素げんそ作さく取と代だい，則のり可か得え到いた更さら高だか的てき臨界りんかい溫度おんど；其中，SmFeAs[O0.9F0.1]可か達たち55K[15] [16]。另外，將はた鐵てつ以鈷取代だい(LaFe1-xCoxAsO)，稀まれ土ど元素げんそ以釷取代だい(Gd1-xThxFeAsO)，或ある是ぜ利用りよう氧缺陷けっかん(LaFeAsO1-δでるた)等とう方式ほうしき，也都可か以引發はつ超ちょう導しるべ[17] [18] [19]。此系統けいとう亦また被ひ簡稱為ため「1111系統けいとう」。此化合かごう物的ぶってき發現はつげん，非ひ但ただし再度さいど打破だは了りょう由ゆかりMgB2保持ほじ的てき非ひ銅どう氧化物ぶつ超ちょう導體どうたい(non-cuprate superconductor)的てき臨界りんかい溫度おんど紀き錄ろく，其含鐵てつ卻有超ちょう導しるべ的てき特性とくせい也受人じん注目ちゅうもく。
  • 同樣どうよう在ざい2008年ねん，受到上述じょうじゅつ「1111系統けいとう」的てき啟發けいはつ，ThCr2Si2結構けっこう的てき鹼土金屬きんぞく氮磷族ぞく化合かごう物ぶつ(ATm2Pn2)亦また被ひ發現はつげん。另外，將はたBaFe2As2中將ちゅうじょう鹼土金屬きんぞく(IIA)以鹼金屬きんぞく(IA)部分ぶぶん取と代だい，亦また可か得え到いた臨界りんかい溫度おんど約やく30至いたり40K的てき高溫こうおん超ちょう導體どうたい，如Ba1-xKxFe2As2(38 K) [20]。此系統けいとう亦また被ひ簡稱為ため「122系統けいとう」。如同氧化物ぶつ超ちょう導體どうたい，「1111」與あずか「122」系統的けいとうてき超ちょう導しるべ來らい源げん也是由よし層狀そうじょう結構けっこう中なか的てきFeAs層そう貢獻こうけん，藉由不同ふどう價か數すう的てき離はなれ子こ摻雜或ある是ぜ氧缺陷けっかん，可か提ひさげ升ますFeAs層そう載の子こ的てき濃度のうど，進しん而引發はつ超ちょう導しるべ。
  • 2015年ねん，德とく国こく普ひろし朗ろう克かつ研究所けんきゅうじょ的てきV. Ksenofontov和わS. I. Shylin研究けんきゅう组创下新したしん的てき超ちょう导温度おんど记录：203K（-70°C）。其物質ぶっしつ為ため硫化りゅうか氫，论文发表在ざい《自然しぜん》期き刊かん。[21]
  • 2018年ねん，德とく国こく化学かがく家か发现十じゅう氢化镧在ざい压力170GPa，温度おんど250K（-23℃） 下か有ゆう超ちょう导性出で现，是ぜ目前もくぜん已やめ知ち最高さいこう溫度おんど的てき超ちょう導體どうたい[22]。

超ちょう导体的てき分ぶん类

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一塊超導材料沿著磁軌道前進

现在对于超ちょう导体的てき分ぶん类并没ぼつ有ゆう统一的てき标准，通常つうじょう的てき分ぶん类方法ほう有ゆう以下いか几种：

超ちょう導しるべ材料ざいりょう臨界りんかい溫度おんど

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超ちょう導しるべ材料ざいりょう臨界りんかい溫度おんどTc 總そう表ひょう
材料ざいりょう 符号ふごう Tc (K) 晶あきら胞中Cu-O平面へいめん数すう目もく 結構けっこう
YBa2Cu3O7 123 92 2 正せい交晶系けい
Bi2Sr2CuO6 Bi-2201 20 1 四方よも晶あきら系けい
Bi2Sr2CaCu2O8 Bi-2212 85 2 四方よも晶あきら系けい
Bi2Sr2Ca2Cu3O6 Bi-2223 110 3 四方よも晶あきら系けい
Tl2Ba2CuO6 Tl-2201 90 1 四方よも晶あきら系けい
Tl2Ba2CaCu2O8 Tl-2212 108 2 四方よも晶あきら系けい
Tl2Ba2Ca2Cu3O10 Tl-2223 125 3 四方よも晶あきら系けい
TlBa2Ca3Cu4O11 Tl-1234 122 4 四方よも晶あきら系けい
HgBa2CuO4 Hg-1201 94 1 四方よも晶あきら系けい
HgBa2CaCu2O6 Hg-1212 128 2 四方よも晶あきら系けい
HgBa2Ca2Cu3O8 Hg-1223 134 3 四方よも晶あきら系けい

理り论进展てん

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未み解決かいけつ的てき化學かがく問題もんだい：高温こうおん超ちょう导体在ざい相あい图上うえ各かく点てん的てき电子排はい布ぬの是ぜ什么？能否のうひ将しょう转变温度おんど提ひさげ高だか到いた室温しつおん？

美国びくに物理ぶつり学がく家か約やく翰·巴ともえ丁ひのと、利り昂のぼる·庫こ珀、约翰·施ほどこせ里さと弗どる提出ていしゅつBCS理り论，指出さしで电声耦合的てき关键作用さよう，较圆满的解かい释了低温ていおん超ちょう导。高温こうおん超ちょう导的てき理り论研究けんきゅう仍在进行中ちゅう。

2012年ねん9月がつ，德とく国こく莱比锡大学がく的てき研究けんきゅう人じん员宣布せんぷ了りょう一いち项进展てん：石墨せきぼく颗粒能のう在ざい室温しつおん下表かひょう现出超ちょう导性。研究けんきゅう人じん员将石墨せきぼく粉こ浸入しんにゅう水中すいちゅう后きさき滤除干ひ燥，置おけ于磁场中，结果一いち小しょう部分ぶぶん（大だい约占0.01％）样本表ひょう现出抗こう磁性じせい，而抗磁性じせい是ぜ超ちょう导材料りょう的てき标志性せい特とく征せい之の一いち。 虽然表ひょう现出超ちょう导性的てき石墨せきぼく颗粒很少，但ただし这一发现仍然具有重要意义。迄まで今こん为止，超ちょう导体只ただ有ゆう在ざい温度おんど低てい于－70°C下しも才能さいのう够发挥作用よう。如果像ぞう石墨せきぼく粉こ这样便宜べんぎ且容易ようい获得的てき材料ざいりょう真能しんのう在ざい室温しつおん下か实现超ちょう导，将はた引发一次新的现代工业革命。[23]

2023年ねん7月がつ，韩国科学かがく技わざ术院院いん士し李り石せき培つちかえ等とう人じん製造せいぞう出で名めい為ためLK-99的てき材料ざいりょう，據よりどころ稱しょう能のう在ざい370K（97℃，206℉）以下いか作さく为超導體どうたい。[24] [25]

用途ようと

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  • 超ちょう导输电线路ろ- 理論りろん上じょう能のう免除めんじょ所有しょゆう輸電損耗そんこう，大幅おおはば壓あつ低てい發電はつでん量りょう需求，但ただし成本なりもと與あずか保持ほじ低溫ていおん問題もんだい使し其處於概念がいねん研けん發はつ前ぜん沿階段かいだん。[26]中國ちゅうごく河南かなん巩义市し一間電解鋁工廠內目前建有試驗超导输电线，僅有360米めーとる但ただし已やめ經けい是ぜ世界せかい最長さいちょう的てき商用しょうよう線路せんろ，除去じょきょ保持ほじ低溫ていおん的てき用よう電でん後ご依然いぜん比ひ傳統でんとう電線でんせん節約せつやく了りょう65%電でん量りょう。[27]
  • 超ちょう导发电机 - 超ちょう导磁体たい可用かよう于制作せいさく交流こうりゅう超ちょう导发电机、磁流体りゅうたい发电机つくえ讓ゆずる其效率りつ更さら上じょう一いち個こ台だい階かい。1985年ねん日本にっぽん造船ぞうせん促进基金ききん会かい(JAFSA)就已經けい成立せいりつ了りょう超ちょう导电磁发动机船舶せんぱく(SEMP)开发委い员会，目前もくぜん技わざ术开发尚未み达到可か商しょう业化水すい准じゅん[28]。
  • 超ちょう导量子りょうし干涉かんしょう仪（SQUID） - 目前もくぜん已やめ经产业化。
    • 作さく为低温ていおん超ちょう导材料りょう的てき主要しゅよう代表だいひょうNbTi合金ごうきん和わNb3Sn量子りょうし干涉かんしょう仪，在ざい商しょう业领域いき主要しゅよう应用于医学がく领域的てきMRI（核かく磁共振きょうしん成なり像ぞう仪）。
    • 基礎きそ科学かがく研究けんきゅう领域，已やめ经应用よう于欧洲しゅう的てき大型おおがた项目LHC项目，帮助人じん类寻求もとめ宇宙うちゅう的てき起源きげん等とう科学かがく问题。
    • 探さがせ勘かん地底ちてい石油せきゆ與あずか礦物。
    • 軍事ぐんじ上じょう有ゆう增強ぞうきょう反はん潛せん機き探測たんそく潛せん艇てい的てき能力のうりょく，但ただし還かえ在ざい理論りろん階段かいだん。[29]
  • 超ちょう導しるべ濾波器き - 目前もくぜん已やめ经产业化。民みん用よう手しゅ機き和わ無線むせん網もう的てき普及ふきゅう造成ぞうせい大氣たいき中ちゅう電磁でんじ訊號極度きょくど複雜ふくざつ化か，許多きょた通どおり訊裝置そうち和わ氣象きしょう觀測かんそく機き受到干ひ擾，超ちょう導しるべ濾波器き有ゆう很強的てき濾波能力のうりょく使し這些舊型きゅうがた裝置そうち重おも新しん發揮はっき功こう能のう。[30]
  • 超ちょう導しるべ磁浮列車れっしゃ -用よう於磁浮列車しゃ可か以說是ぜ超ちょう導しるべ界かい的てき聖せい盃さかずき，由ゆかり於超導體どうたい天然てんねん就有磁浮效こう應おう，幾いく乎不用よう任にん何なん機械きかい設計せっけい，理論りろん上じょう能のう建造けんぞう極度きょくど廉價れんか卻又超過ちょうか飛ひ機き速度そくど的てき列車れっしゃ，永遠えいえん改變かいへん人類じんるい的てき生活せいかつ方式ほうしき。[31]2017年ねん中國ちゅうごく航こう天てん科か工こう集しゅう团宣布せんぷ展開てんかい研けん發はつ專せん案あん，利用りよう超ちょう導しるべ磁懸浮和真空しんくう管かん道どう雙そう重じゅう技術ぎじゅつ建造けんぞう時速じそく達たち4000公里くり的てき列車れっしゃ。

参考さんこう文献ぶんけん

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  1. ^ IN THE TRENCHES OF SCIENCE. 紐ひも約やく時報じほう. 1987-08-16 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-05-05）. 
  2. ^ 九きゅう十じゅう度ど的てき震撼しんかん－吳ご茂しげる昆こん超ちょう導しるべ物理ぶつり世界せかい. 遠見とおみ雜誌ざっし. 1988-07-15 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-05-05）. 
  3. ^ Suspension Effect Astounds Scientists. 紐ひも約やく時報じほう. 1988-09-20 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-05-05）. 
  4. ^ Method for making superconductor films. 1991-12-13 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-05-05）. 
  5. ^ Heating up of Superconductors. 物理ぶつり評論ひょうろん快報かいほう. 2017 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-08-19）. 
  6. ^ 「超ちょう導體どうたい，我わが研究けんきゅう了りょう一いち輩やから子こ！」專せん訪おとずれ超ちょう導しるべ物理ぶつり專せん家か吳ご茂しげる昆こん. 《研とぎ之の有ゆう物ぶつ》. 中央ちゅうおう研究けんきゅう院いん. 2002-11-01 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-05-05）. 
  7. ^ 當とう自由じゆう的てき心靈しんれい遇ぐう到いた高溫こうおん超ちょう導しるべ. 科學かがく人じん. 2005-09 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-05-05）. 
  8. ^ 超ちょう導しるべ大師だいし朱しゅ經けい武たけし. 科學かがく人じん. 2008-10 [2018-05-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-05-05）. 
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  12. ^ Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008)
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延伸えんしん閱讀

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外部がいぶ連結れんけつ

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