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美國(guó)科學(xué)家證實(shí)納米超導(dǎo)體線圈能經(jīng)受住強(qiáng)磁場(chǎng) (2005-03-04)

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來(lái)源:新華 瀏覽:949
“小就是美”,這一西方俗諺在超導(dǎo)體上得到了充分體現(xiàn)。美國(guó)科學(xué)家4日?qǐng)?bào)告說(shuō),他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)納米級(jí)的超導(dǎo)線圈能經(jīng)受住強(qiáng)磁場(chǎng),這為超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用開辟了廣闊前景。   根據(jù)超導(dǎo)理論,超導(dǎo)體中自旋電子配對(duì)形成“庫(kù)伯對(duì)”是超導(dǎo)性的來(lái)源。所謂“庫(kù)伯對(duì)”,是指美國(guó)科學(xué)家?guī)觳l(fā)現(xiàn),在晶體中眾多可以自由運(yùn)動(dòng)的電子,總會(huì)有一些因適當(dāng)?shù)木Ц裥巫兌`在一起,形成相對(duì)穩(wěn)定的一對(duì)電子。但科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn),當(dāng)超導(dǎo)體放置于強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí),電子“庫(kù)伯對(duì)”會(huì)被磁場(chǎng)破壞,電子的自旋也受影響,超導(dǎo)性會(huì)被抑制甚至徹底消失。但當(dāng)超導(dǎo)體的尺寸縮小時(shí),磁場(chǎng)的破壞作用也隨之變小,當(dāng)超導(dǎo)體的尺寸達(dá)到納米尺度,磁場(chǎng)就已經(jīng)不能破壞“庫(kù)伯對(duì)”了。美國(guó)伊利諾依大學(xué)物理學(xué)教授別茲里亞金等人用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。   研究人員在《物理評(píng)論通信》上發(fā)表論文說(shuō),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(dǎo)材料,將其溫度降到臨界溫度以下,并觀察這一納米級(jí)超導(dǎo)材料在強(qiáng)磁場(chǎng)中的反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)納米級(jí)超導(dǎo)材料的影響明顯減弱。別茲里亞金等人猜測(cè),由于超導(dǎo)線的直徑非常微小,只有大約10納米左右,電子“庫(kù)伯對(duì)”之間會(huì)互相影響,抵消了磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)性的影響。   納米級(jí)材料這一特性將使超導(dǎo)的應(yīng)用前景更為廣闊。比如,原先超導(dǎo)線圈不能輸送強(qiáng)電流,因?yàn)殡娏鳟a(chǎn)生的磁場(chǎng)可能削弱或破壞線圈的超導(dǎo)性,而如果在普通超導(dǎo)線圈中摻入納米級(jí)的超導(dǎo)細(xì)絲,輸送強(qiáng)電流就不是難題了。此外,納米級(jí)的超導(dǎo)材料還可用于核磁共振成像等領(lǐng)域。   別茲里亞金還說(shuō),納米級(jí)超導(dǎo)材料的尺寸也不能無(wú)限縮小,否則的話電子“庫(kù)伯對(duì)”之間會(huì)互相干擾,也會(huì)削弱其超導(dǎo)性。此外,納米級(jí)超導(dǎo)材料與大尺寸超導(dǎo)材料類似,不能完全實(shí)現(xiàn)零電阻,而且材料尺寸越小,其本身的電阻就越大。
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