超導體:修订间差异

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* 1986年,美国[[贝尔实验室]]研究的超导材料,其临界超导温度达到40K,液氢的“[[温度壁垒]]”(40K)被跨越。
* 1986年,美国[[贝尔实验室]]研究的超导材料,其临界超导温度达到40K,液氢的“[[温度壁垒]]”(40K)被跨越。


* 1987年,[[阿拉巴馬大亨茨維爾分校]]的台灣科学家[[吴茂昆]]及其研究生(Ashburn和Torng),与[[休斯顿大学]]的台灣科学家[[朱经武]]和他的学生共同发现了[[钇钡铜氧]],这是首个超导温度在77K以上的材料,突破了液氮的“温度壁垒”(77K)。<!-- removed_ref site196 by WaitSpring-bot (template) --><ref>{{cite web|url=https://www.gvm.com.tw/article.html?id=927|title=九十度的震撼-吳茂昆超導物理世界|publisher=[[遠見雜誌]]|date=1988-07-15}}</ref><!-- removed_ref site196 by WaitSpring-bot (template) --><ref>{{cite web|url=https://patents.justia.com/patent/5198412|title=Method for making superconductor films|publisher=|date=1991-12-13}}</ref><ref>{{cite web|url=https://journals.aps.org/prl/heating-up-of-superconductors|title=Heating up of Superconductors|publisher=[[物理評論快報]]|date=2017}}</ref><ref>{{cite web|url=http://research.sinica.edu.tw/superconductor-wu-maw-kuen/|title=「超導體,我研究了一輩子!」專訪超導物理專家吳茂昆|agency=[[中央研究院]]|publisher=《研之有物》|date=2002-11-01}}</ref><ref>{{cite web|url=http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=3721|title=當自由的心靈遇到高溫超導|publisher=[[科学人]]|date=2005-09}}</ref><ref>{{cite web|url=http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=columns&id=3720|title=超導大師朱經武|publisher=[[科学人]]|date=2008-10}}</ref>从此,科学家可以使用便宜的液氮而非昂贵的液氦研究超导体,这引发了对新型高温超导材料的研究热潮。随后,中国大陆科学家[[赵忠贤]]以及台湾科学家[[朱经武]]相继在[[钇]]-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上。1987年底,[[铊]]-钡-[[钙]]-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。
* 1987年,[[阿拉巴馬大亨茨維爾分校]]的台灣科学家[[吴茂昆]]及其研究生(Ashburn和Torng),与[[休斯顿大学]]的台灣科学家[[朱经武]]和他的学生共同发现了[[钇钡铜氧]],这是首个超导温度在77K以上的材料,突破了液氮的“温度壁垒”(77K)。<!-- removed_ref site196 by WaitSpring-bot (template) --><ref>{{cite web|url=https://www.gvm.com.tw/article.html?id=927|title=九十度的震撼-吳茂昆超導物理世界|publisher=[[遠見雜誌]]|date=1988-07-15}}</ref><!-- removed_ref site196 by WaitSpring-bot (template) --><ref>{{cite web|url=https://patents.justia.com/patent/5198412|title=Method for making superconductor films|publisher=|date=1991-12-13}}</ref><ref>{{cite web|url=https://journals.aps.org/prl/heating-up-of-superconductors|title=Heating up of Superconductors|publisher=[[物理評論快報]]|date=2017}}</ref><ref>{{cite web|url=http://research.sinica.edu.tw/superconductor-wu-maw-kuen/|title=「超導體,我研究了一輩子!」專訪超導物理專家吳茂昆|agency=[[中央研究院]]|publisher=《研之有物》|date=2002-11-01}}</ref><ref>{{cite web|url=http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=3721|title=當自由的心靈遇到高溫超導|publisher=[[科学人]]|date=2005-09}}</ref><ref>{{cite web|url=http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=columns&id=3720|title=超導大師朱經武|publisher=[[科学人]]|date=2008-10}}</ref>从此,科学家可以使用便宜的液氮而非昂贵的液氦研究超导体,这引发了对新型高温超导材料的研究热潮。随后,中国大陆科学家[[赵忠贤]]以及台湾科学家[[朱经武]]相继在[[钇]]-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上。1987年底,[[铊]]-钡-[[钙]]-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。


* 2001年,二硼化鎂(MgB<sub>2</sub>)被發現其超導臨界溫度達到39K <ref>J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka, Y. Zenitani, and J. Akimitsu, Nature 410, 63 (2001)</ref>。此化合物的發現,打破了非銅氧化物超導體(non-cuprate superconductor)的臨界溫度纪录。
* 2001年,二硼化鎂(MgB<sub>2</sub>)被發現其超導臨界溫度達到39K <ref>J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka, Y. Zenitani, and J. Akimitsu, Nature 410, 63 (2001)</ref>。此化合物的發現,打破了非銅氧化物超導體(non-cuprate superconductor)的臨界溫度纪录。
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* 1990至2000年代,具ZrCuAsSi結構的稀土過渡金屬氮磷族化合物(rare-earth transition-metal oxypnictide, ReTmPnO)陸續被發現<ref>B.I. Zimmer,W. Jeitschko, J.H. Albering, R. Glaum, M. Reehuis, J. Alloys Comp. 229, 238 (1995)</ref><ref>P. Quebe, L. J. Terbüchte, and W. Jeitschko, J. Alloys Comp. 302, 70 (2000)</ref>。但並未有人發現其中的超導現象。
* 1990至2000年代,具ZrCuAsSi結構的稀土過渡金屬氮磷族化合物(rare-earth transition-metal oxypnictide, ReTmPnO)陸續被發現<ref>B.I. Zimmer,W. Jeitschko, J.H. Albering, R. Glaum, M. Reehuis, J. Alloys Comp. 229, 238 (1995)</ref><ref>P. Quebe, L. J. Terbüchte, and W. Jeitschko, J. Alloys Comp. 302, 70 (2000)</ref>。但並未有人發現其中的超導現象。


* 2008年,日本的[[細野秀雄]]團隊發現在鐵基[[氮磷族氧化物]](iron-based oxypnictide)中,將部份氧以摻雜的方式用氟作部份取代,可使LaFeAsO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>的臨界溫度達到26K<ref>Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008)</ref>,在加壓後(4 GPa)甚至可達到43K<ref>H. Takahashi, K. Igawa, K. Arii, Y. Kamihara, M. Hirano, and H. Hosono, Nature 453, 376 (2008)</ref>。其後,中国的[[聞海虎]]團隊,發現在以鍶取代稀土元素之後,La<sub>1-x</sub>Sr<sub>x</sub>FeAsO亦可達到臨界溫度25K<ref>H. H. Wen, G. Mu, L. Fang, H. Yang, and X. Zhu, Europhys. Lett. 83, 17009 (2008)</ref>。其後,中国的科学家[[陳仙輝]]、[[趙忠賢]]等人,發現將鑭以其他稀土元素作取代,則可得到更高的臨界溫度;其中,SmFeAs[O<sub>0.9</sub>F<sub>0.1</sub>]可達55K<ref>X. H. Chen, T. Wu, G. Wu, R. H. Liu, H. Chen, and D. F. Fang, Nature 453, 761 (2008)</ref><ref>Z. A. Ren, W. Lu, J. Yang, W. Yi, X. L. Shen, Z. C. Li, G. C. Che, X. L. Dong, L. L. Sun, F. Zhou, and Z. X. Zhao, Chin. Phys. Lett. 25, 2215 (2008)</ref>。另外,將鐵以鈷取代(LaFe<sub>1-x</sub>Co<sub>x</sub>AsO),稀土元素以釷取代(Gd<sub>1-x</sub>Th<sub>x</sub>FeAsO),或是利用氧缺陷(LaFeAsO<sub>1-δ</sub>)等方式,也都可以引發超導<ref>G. Cao, C. Wang, Z. Zhu, S. Jiang, Y. Luo, S. Chi, Z. Ren, Q. Tao, Y. Wang, and Z. Xu [http://arxiv.org/abs/0807.1304v2 arXiv:0807.1304]</ref><ref>C. Wang, L. Li, S. Chi, Z. Zhu, Z. Ren, Y. Li, Y. Wang, X. Lin, Y. Luo, S. Jiang, X. Xu, G. Cao, and Z. Xu [http://arxiv.org/abs/0804.4290v2 arXiv:0804.4290]</ref><ref>T. A. Ren, G. C. Che, X. L. Dong, J. Yang, W. Lu, W. Yi, X. L. Shen, Z. C. Li, L. L. Sun, F. Zhou, and Z. X. Zhao, Europhys. Lett. 83, 17002 (2008)</ref>。此系統亦被簡稱為「1111系統」。此化合物的發現,非但再度打破了由MgB<sub>2</sub>保持的非銅氧化物超導體(non-cuprate superconductor)的臨界溫度纪录,其含鐵卻有超導的特性也受人注目。
* 2008年,日本的[[細野秀雄]]團隊發現在鐵基[[氮磷族氧化物]](iron-based oxypnictide)中,將部份氧以摻雜的方式用氟作部份取代,可使LaFeAsO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>的臨界溫度達到26K<ref>Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008)</ref>,在加壓後(4 GPa)甚至可達到43K<ref>H. Takahashi, K. Igawa, K. Arii, Y. Kamihara, M. Hirano, and H. Hosono, Nature 453, 376 (2008)</ref>。其後,中国的[[聞海虎]]團隊,發現在以鍶取代稀土元素之後,La<sub>1-x</sub>Sr<sub>x</sub>FeAsO亦可達到臨界溫度25K<ref>H. H. Wen, G. Mu, L. Fang, H. Yang, and X. Zhu, Europhys. Lett. 83, 17009 (2008)</ref>。其後,中国的科学家[[陳仙輝]]、[[趙忠賢]]等人,發現將鑭以其他稀土元素作取代,則可得到更高的臨界溫度;其中,SmFeAs[O<sub>0.9</sub>F<sub>0.1</sub>]可達55K<ref>X. H. Chen, T. Wu, G. Wu, R. H. Liu, H. Chen, and D. F. Fang, Nature 453, 761 (2008)</ref><ref>Z. A. Ren, W. Lu, J. Yang, W. Yi, X. L. Shen, Z. C. Li, G. C. Che, X. L. Dong, L. L. Sun, F. Zhou, and Z. X. Zhao, Chin. Phys. Lett. 25, 2215 (2008)</ref>。另外,將鐵以鈷取代(LaFe<sub>1-x</sub>Co<sub>x</sub>AsO),稀土元素以釷取代(Gd<sub>1-x</sub>Th<sub>x</sub>FeAsO),或是利用氧缺陷(LaFeAsO<sub>1-δ</sub>)等方式,也都可以引發超導<ref>G. Cao, C. Wang, Z. Zhu, S. Jiang, Y. Luo, S. Chi, Z. Ren, Q. Tao, Y. Wang, and Z. Xu [http://arxiv.org/abs/0807.1304v2 arXiv:0807.1304]</ref><ref>C. Wang, L. Li, S. Chi, Z. Zhu, Z. Ren, Y. Li, Y. Wang, X. Lin, Y. Luo, S. Jiang, X. Xu, G. Cao, and Z. Xu [http://arxiv.org/abs/0804.4290v2 arXiv:0804.4290]</ref><ref>T. A. Ren, G. C. Che, X. L. Dong, J. Yang, W. Lu, W. Yi, X. L. Shen, Z. C. Li, L. L. Sun, F. Zhou, and Z. X. Zhao, Europhys. Lett. 83, 17002 (2008)</ref>。此系統亦被简称為「1111系統」。此化合物的發現,非但再度打破了由MgB<sub>2</sub>保持的非銅氧化物超導體(non-cuprate superconductor)的臨界溫度纪录,其含鐵卻有超導的特性也受人注目。


* 同樣在2008年,受到上述「1111系統」的啟發,ThCr<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>結構的鹼土金屬氮磷族化合物(ATm<sub>2</sub>Pn<sub>2</sub>)亦被發現。另外,將BaFe<sub>2</sub>As<sub>2</sub>中將[[鹼土金屬]](IIA)以[[鹼金屬]](IA)部分取代,亦可得到臨界溫度約30至40K的高溫超導體,如Ba<sub>1-x</sub>K<sub>x</sub>Fe<sub>2</sub>As<sub>2</sub>(38 K) <ref>M. Rotter, M. Tegel, and D. Johrend [http://arxiv.org/abs/0805.4630v2 arXiv:0805.4630]</ref>。此系統亦被簡稱為「122系統」。如同氧化物超導體,「1111」與「122」系統的超導來源也是由層狀結構中的FeAs層貢獻,藉由不同價數的離子摻雜或是氧缺陷,可提升FeAs層載子的濃度,進而引發超導。
* 同樣在2008年,受到上述「1111系統」的啟發,ThCr<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>結構的鹼土金屬氮磷族化合物(ATm<sub>2</sub>Pn<sub>2</sub>)亦被發現。另外,將BaFe<sub>2</sub>As<sub>2</sub>中將[[鹼土金屬]](IIA)以[[鹼金屬]](IA)部分取代,亦可得到臨界溫度約30至40K的高溫超導體,如Ba<sub>1-x</sub>K<sub>x</sub>Fe<sub>2</sub>As<sub>2</sub>(38 K) <ref>M. Rotter, M. Tegel, and D. Johrend [http://arxiv.org/abs/0805.4630v2 arXiv:0805.4630]</ref>。此系統亦被简称為「122系統」。如同氧化物超導體,「1111」與「122」系統的超導來源也是由層狀結構中的FeAs層貢獻,藉由不同價數的離子摻雜或是氧缺陷,可提升FeAs層載子的濃度,進而引發超導。
* 2015年,德国普朗克研究所的V. Ksenofontov和S. I. Shylin研究组创下新的超导温度记录:203K(-70&nbsp;°C)。其物質為[[硫化氫]],论文发表在《自然》期刊。<ref>Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system; A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov & S. I. Shylin; Nature (2015) doi:10.1038/nature14964</ref>
* 2015年,德国普朗克研究所的V. Ksenofontov和S. I. Shylin研究组创下新的超导温度记录:203K(-70&nbsp;°C)。其物質為[[硫化氫]],论文发表在《自然》期刊。<ref>Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system; A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov & S. I. Shylin; Nature (2015) doi:10.1038/nature14964</ref>


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== 理论进展 ==
== 理论进展 ==
{{Unsolved|化|高温超导体在[[相图]]上各点的[[电子排布]]是什么?能否将[[转变温度]]提高到室温?}}
{{Unsolved|化|高温超导体在[[相图]]上各点的[[电子排布]]是什么?能否将[[转变温度]]提高到室温?}}
美国物理学家[[約翰·巴丁]]、[[利昂·庫珀]]、[[约翰·施里弗]]提出[[BCS理论]],指出[[电声耦合]]的关键作用,较圆满的解释了[[低温超导]]。[[高温超导]]的理论研究仍在进行中。
美国物理学家[[約翰·巴丁]]、[[利昂·庫珀]]、[[约翰·施里弗]]提出[[BCS理论]],指出[[电声耦合]]的关键作用,较圆满的解释了[[低温超导]]。[[高温超导]]的理论研究仍在进行中。