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超導體關鍵在於磁性? 美科學家努力找證據

上網時間: 2010年02月06日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:磁性  超導體  電子 

美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)的研究人員正試圖找出證據,以確定是否無論是哪一種材料,高溫超導現象(high-temperature superconductivity)的運作原理都是來自相同的機制;如果以上假設屬實就可進一步推斷,磁自旋(magnetic spin)激發的電子耦合可能是引起超導現象的關鍵。

主持該研究的橡樹嶺實驗室科學家Mark Lumsden表示:「磁交互作用提供了讓電子結合的附著力,那些成對的電子是引起超導現象之宏觀量子態(macroscopic quantum state)的關鍵成分。」高溫超導現象能創造超快速的電子元件,主要是當材料的阻抗被降低到趨近於零,內部的電子就能快速遷移。

包括磁浮列車、被稱為超導量子干涉元件(superconducting quantum interference device)的超靈敏感測器,以及核磁共振造影(nuclear magnetic resonance imaging),都是利用超導體的科技。不過超導體元件必須以超低溫冷卻,因此以高階應用為主;但如果室溫超導體技術能夠有所進展,那麼無阻抗、電子遷移速度更快的新一代電子元件就有機會問世。

去年有日本的研究人員發現一種以鐵為基礎的高溫超導體材料,其他高溫超導體則是以為基礎;橡樹嶺實驗室的研究人員接下來將確定在鐵超導體中,其超導現象的關鍵是否也來自磁作用,或是其中另有別的機制。而研究人員認為,如果磁性確實是銅高溫超導體的運作關鍵,那麼鐵超導體的原理應該也是如此。

目前橡樹嶺實驗室的研究人員,正利用散裂中子源(Spallation Neutron Source)以及高通率同位素反應器(High Flux Isotope Reactor),以強烈的中子束來擷取超導鐵、碲(tellurium)與硒(selenium)等材料的單結晶影像。此外,他們也觀察到了一些被認為是銅超導體關鍵成分之銅氧化物(cuprate)的自旋激發現象。

(參考原文:Magnetism seen as key to superconductivity,by R. Colin Johnson)





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