二维超导材料的三维超导特性

2011年01月24日15:21 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
关键词: 2010科学发展报告 2010 科学发展报告 中国科学院院士 

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超导材料的低转变温度或者很强的各向异性制约了超导材料的推广应用。探索高温超导的形成机制,寻求提高超导转变温度的有效途径和进一步改善超导材料的性能是当前国际物理学研究中的一项重大挑战。2009年中国在超导材料特性研究领域取得了重要进展,浙江大学袁辉球教授在《2010科学发展报告》上撰写了“二维超导材料的三维超导特性”一文,对这些研究成果进行了扼要介绍。

文章指出铁基高温超导体是在2008年初发现的一类新型超导材料。与铜氧化合物高温超导体相类似,铁基超导体都具有二维层状的晶体结构。超导上临界磁场表征超导态抵抗外加磁场的能力,是研究超导态的一个重要物理参量。对于二维层状超导材料,其上临界磁场一般表现出很强的各向异性,在实际应用中存在很大的局限性。同时,材料的二维性一直被认为是形成高温超导的一个必要条件。

袁辉球教授等人在国际上率先研究了铁基高温超导体上临界磁场的各向异性特征,发现铁基超导材料上临界磁场表现出很强的三维超导特性,低温临界磁场的大小不依赖外加磁场的方向。这是首次在二维层状化合物中观察到超导的各向同性特征。这项工作发表在《自然》杂志上,评审专家认为该工作对研究铁剂高温超导的形成机制具有重要意义。

袁辉球教授还指出,铁基超导的这种奇特性质是由其三维化的电子结构所决定的,从而说明二维电子特性并不是形成高温超导的必要条件。除了各向同性的超导特征外,他们还从实验上确认铁基高温超导具有很高的上临界磁场。这两个重要的物理性质表明,铁基高温超导材料将是一类非常有应用前景的新型超导材料。

文章最后指出各向同性或者很弱的各向异性是铁基高温超导的一个普遍特征,这与铜氧化合物高温超导和有机超导等二维层状超导体有着本质的不同,其物理起源尚待进一步研究。(摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2010科学发展报告》)

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