超導(dǎo)體的發(fā)展歷史課件

1.超導(dǎo)體的發(fā)展歷史動(dòng)力與電氣工程系王雷1.超導(dǎo)體的發(fā)展歷史動(dòng)力與電氣工程系11.1超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)1.1超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)2物質(zhì)的態(tài)1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的態(tài)1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)3最難液化的物質(zhì)?最難液化的物質(zhì)?4He的液化Onnes,19111.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)He的液化Onnes,19111.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)5最接近絕對(duì)零度的物質(zhì)1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)最接近絕對(duì)零度的物質(zhì)1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)6金屬的電阻理論預(yù)測(cè)Whatwouldhappentotheresistanceofametalasitwascooledtoabsolutezero?Threepopulartheoriesattheturnofthe20thcentury.

Butwhichonewouldagreewithexperiment? 1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)金屬的電阻理論預(yù)測(cè)1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)7電阻消失了！Themeasuredresistanceofgolddoesn’tsuperconduct,butmercurydoes.1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)R<10-6ΩR=0Ω???電阻消失了！Themeasuredresistance8零電阻的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)！零電阻的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)！9超導(dǎo)領(lǐng)域的第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)NobelPrizeinPhysics(1913)超導(dǎo)領(lǐng)域的第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1.1超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)Nobe10超導(dǎo)領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)們TheNobelPrizeinPhysics1913

"hisinvestigationsonthepropertiesofmatteratlowtemperatures

"

HeikeKamerlinghOnnes

TheNobelPrizeinPhysics1972

"theoryofsuperconductivity,usuallycalledtheBCS-theory"

JohnBardeen

LeonNeilCooper

JohnRobertSchrieffer

TheNobelPrizeinPhysics1973

"experimentaldiscoveriesoftunnelingphenomenainsuperconductors"

IvarGiaever

"forhistheoreticalpredictionsofJosephsoneffects"

BrianDavidJosephson

TheNobelPrizeinPhysics1987

"theirdiscoveryofsuperconductivityinceramicmaterials"

J.GeorgBednorz

K.AlexanderMüller

TheNobelPrizeinPhysics2003

"contributionstothetheoryofsuperconductorsandsuperfluids"

AlexeiA.Abrikosov

VitalyL.Ginzburg

AnthonyJ.Leggett這還不包括與超導(dǎo)密切相關(guān)的超流領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)：(1962,1978,1996)超導(dǎo)領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)們TheNobelPrizeinP111.2合金超導(dǎo)體1.2合金超導(dǎo)體12其它超導(dǎo)體1.2超導(dǎo)體的發(fā)展其它超導(dǎo)體1.2超導(dǎo)體的發(fā)展13單質(zhì)超導(dǎo)體單質(zhì)超導(dǎo)體14溫度:T<Tc電流:I<Ic磁場(chǎng):H<Hc超導(dǎo)的條件1.2超導(dǎo)體的發(fā)展金屬超導(dǎo)體的臨界場(chǎng)Hc很小，也不能通過大電流。超導(dǎo)溫度:T<Tc電流:I<Ic磁場(chǎng):H<Hc超導(dǎo)的條件1.215合金超導(dǎo)體1.2超導(dǎo)體的發(fā)展In1931,W.J.deHaas,thenewdirectoroftheKamerlinghOnnesLaboratoryinLeiden.Bi（鉍）不超導(dǎo)Au（金）不超導(dǎo)Bi-Au合金超導(dǎo)合金超導(dǎo)體的臨界磁場(chǎng)大大增加！合金超導(dǎo)體1.2超導(dǎo)體的發(fā)展In1931,W.J.16鈮鈦（NbTi）

第一種具有實(shí)用價(jià)值的超導(dǎo)體In1962Nb-TiwerediscoveredbyT.G.BerlincourtandR.R.Hake

Tc=9.2K,Hc>15T鈮鈦（NbTi）

171.2超導(dǎo)體的發(fā)展NbTi導(dǎo)線——第一代超導(dǎo)線帶材1.2超導(dǎo)體的發(fā)展NbTi導(dǎo)線——第一代超導(dǎo)線帶材18超導(dǎo)體的發(fā)展歷史ppt課件19鈮三錫（Nb3Sn）

具有實(shí)用價(jià)值的超導(dǎo)體Nb3Snwerediscoveredin1954.InApril2008arecordnon-coppercurrentdensitywasclaimedof2643A/mm2at12Tand4.2K

Tc=18.3K,Hc>30TNb3Sn晶格結(jié)構(gòu)圖鈮三錫（Nb3Sn）

20鈮三錫的制備鈮三錫的制備21NbTi/Nb3Sn導(dǎo)線繞制的MRI磁體醫(yī)療核磁共振儀（2~3T）設(shè)計(jì)中的11T核磁共振儀NbTi/Nb3Sn導(dǎo)線繞制的MRI磁體醫(yī)療核磁共振儀（2~221.3氧化物超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)參考文獻(xiàn)：“對(duì)1986-1987年間高溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)的歷史再考察”，劉兵，《二十一世紀(jì)》1995年4月

1.3氧化物超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)參考文獻(xiàn)：“對(duì)1986-1987年間23轉(zhuǎn)變溫度最高的合金（金屬間化合物）超導(dǎo)體：鈮三鍺（Nb3Ge）Tc=23Ｋ。1964年，人們發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)氧化物超導(dǎo)體，即鍶鈦氧化物，但Tc只有0.3Ｋ。

1975年由斯萊特（A.W.Sleight）等人發(fā)現(xiàn)的Tc為14Ｋ的鋇鉛鉍氧化物超導(dǎo)體。氧化物超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度最高的合金（金屬間化合物）超導(dǎo)體：鈮三鍺（Nb3Ge241986年1月，ＩＢＭ實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家繆勒（A.Müller）和貝德諾茲（J.G.Bednorz）制備了Ba-La-Cu-O樣品，利用電阻測(cè)量觀察到了30Ｋ左右的起始轉(zhuǎn)變溫度。(LaSr)2CuO4超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)1986年1月，ＩＢＭ實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家繆勒（A.Müller）25日本的研究東京大學(xué)的北澤宏一和金澤尚一，于11月驗(yàn)證了La-Ba-Cu-O的超導(dǎo)電性（Tc~30K）。東京大學(xué)的偉岸光二，12月發(fā)現(xiàn)La-Sr-Cu-O起始轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到了37K，在33K變?yōu)榱汶娮?。日本的研究東京大學(xué)的北澤宏一和金澤尚一，于11月驗(yàn)證了La-26美國的研究休斯頓大學(xué)的朱經(jīng)武，11月立即著手相關(guān)研究工作，并在La-Ba-Cu-O中觀察到~73K的轉(zhuǎn)變溫度，但結(jié)果不可重復(fù)。12月，在MRS年會(huì)上，東京大學(xué)的北澤宏一，報(bào)道了日本的研究結(jié)果。12月，朱經(jīng)武向PRL寄出了La-Ba-Cu-O的Tc=40K的論文。并再次觀測(cè)到70K的轉(zhuǎn)變跡象，月末將該結(jié)果寄向SCIENCE雜質(zhì)。同時(shí)，貝爾實(shí)驗(yàn)室的Cava也獲得了39K的轉(zhuǎn)變溫度。美國的研究休斯頓大學(xué)的朱經(jīng)武，11月立即著手相關(guān)研究工作，并27中國的研究中科院物理所的趙忠賢小組也開始進(jìn)行相關(guān)的工作。12月20日，觀察到了SrLaCuO的起始溫度為48.6K。并在BaLaCuO中觀察到了70K的超導(dǎo)跡象。12月27日，《人民日?qǐng)?bào)》就報(bào)道了發(fā)現(xiàn)70K超導(dǎo)體的消息。

1987年1月17日，48.6K的論文才被送到《科學(xué)通報(bào)》。中國的研究中科院物理所的趙忠賢小組也開始進(jìn)行相關(guān)的工作。28YBaCuO發(fā)現(xiàn)者之爭(zhēng)朱經(jīng)武的合作者，阿拉巴馬大學(xué)的吳茂昆通過計(jì)算預(yù)言釔鋇銅氧將是最佳的超導(dǎo)體候選者。1月28日，吳茂昆合成了釔鋇銅氧樣品。29日下午，測(cè)量發(fā)現(xiàn)90Ｋ左右的超導(dǎo)電性。1月30日，吳茂昆飛往休斯頓，在那里進(jìn)一步驗(yàn)證了90K的超導(dǎo)現(xiàn)象。2月5日，朱經(jīng)武將2篇相關(guān)論文寄往PRL。2月16日，朱在新聞發(fā)布會(huì)上宣布發(fā)現(xiàn)液氮溫度（77K）以上的超導(dǎo)體，但成分需要在論文3月2日發(fā)表后公布。但未經(jīng)他同意，理學(xué)院院長Weinstein將這一秘密泄露給《休斯頓紀(jì)事報(bào)》。YBaCuO發(fā)現(xiàn)者之爭(zhēng)朱經(jīng)武的合作者，阿拉巴馬大學(xué)的吳茂昆通29YBaCuO發(fā)現(xiàn)者之爭(zhēng)東京大學(xué)水上忍小組發(fā)現(xiàn)了臨界溫度高達(dá)80K的YBaCuO超導(dǎo)體,論文于2月23日寄到了《日本應(yīng)用物理》雜志，并于4月份才發(fā)表。YBaCuO發(fā)現(xiàn)者之爭(zhēng)東京大學(xué)水上忍小組發(fā)現(xiàn)了臨界溫度高達(dá)8302月19日，趙忠賢小組在釔鋇銅氧中發(fā)現(xiàn)了起始溫度高于100Ｋ，中點(diǎn)溫度為92.8Ｋ的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。與以前不同，這一次，他們迅速地在第二天就將論文寫成并寄出，并辦理申請(qǐng)專利。《科學(xué)通報(bào)》于2月21日收到論文，但專利申請(qǐng)卻沒有成功，因國外已申請(qǐng)?jiān)谙攘?。?月24日召開了新聞發(fā)布會(huì)，正式公布了趙忠賢等人的成果和新超導(dǎo)體的成分。2月25日的《人民日?qǐng)?bào)》頭版刊登了這一消息。YBaCuO發(fā)現(xiàn)者之爭(zhēng)2月19日，趙忠賢小組在釔鋇銅氧中發(fā)現(xiàn)了起始溫度高于100Ｋ31YBa2Cu3O7-δ的結(jié)構(gòu)YBa2Cu3O7-δ的結(jié)構(gòu)32Criticaltemperature(Tc),crystalstructureandlatticeconstantsofsomehigh-Tcsuperconductors

FormulaNotationTcc(K)CrystalstructureYBa2Cu3O712392OrthorhombicBi2Sr2CuO6Bi-220120TetragonalBi2Sr2CaCu2O8Bi-221285TetragonalBi2Sr2Ca2Cu3O6Bi-2223110TetragonalTl2Ba2CuO6Tl-220180TetragonalTl2Ba2CaCu2O8Tl-2212108TetragonalTl2Ba2Ca2Cu3O10Tl-2223125TetragonalTlBa2Ca3Cu4O11Tl-1234122TetragonalHgBa2CuO4Hg-12