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判断一个材料是否超导的依据

必须明确的一点是,尽管判断一个材料是否超导,依据是其是否存在零电阻效应和完全抗磁性(注意零电阻并不代表超导,###导体也可以是零电阻,必须同时具有零电阻和完全抗磁性才能称之为超导),但超导现象本质是一个热力学现象!

超导相变过程,除了电子配对形成库伯电子对之外,更重要的是,配对的电子对需要发生相位相干并同时凝聚到低能组态,破坏该状态(即超导态)到激发态需要付出一D的能量代价(超导能隙),因此超导态是可以稳定存在的库伯对凝聚态。该效应###明显的,就是超导相变过程伴随着一个比热跃变,这意味着超导前后,系统的熵发生了改变。处于超导态的系统,熵要更小,也意味着超导态是一个宏观量子有序态。处于超导态下的电子对,是一个量子集体,它们存在共同的相位。
因此,除了零电阻和抗磁性这些电磁特性之外,超导体更重要的是呈现出许多热力学物理才能说明的特性。正是因为它们具有相同的相位,当两块超导体接触到一起,超导库伯对隧穿到另外一个超导体中时,就会发现对方的相位和自己不一样,然后电子对们就会发生集体干涉效应,就像光的干涉效应一样,对应的隧道电流就会出现强度调制,并且敏感依赖于外界磁场(它能改变相位),这就是超导体的约瑟夫森效应基本原理。大家可以认为约瑟夫森效应就是超导体宏观量子效应的一种,基于该宏观量子效应,可以制备超导量子干涉仪、超导量子比特甚###超导量子计算机,其应用前景非常广阔且无法替代。

那么,超导体在力学、化学等方面具有什么与超导相关的特性呢?这其实还是依赖于超导体本身的物理特性,因为力学、化学、催化过程的本质还是物理,但需要特别注意的是,这几个方面其实涉及的物理层面还是在原子尺度,和电子本身的物理性质并不是非常相关。而超导本质是材料中电子体系的宏观量子行为,所以在原子尺度上的物理关联并不是很大。不过,大家并不能完全否定超导材料在这些方面的应用,其中机制还需要理论和实验的研究,有待发展。

云顶国际登录官网 > 电工基础 > 日期:2021-12-27 来源:Internet 编辑:yq 浏览量:


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