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判斷一個材料是否超導(dǎo)的依據(jù)

必須明確的一點是，盡管判斷一個材料是否超導(dǎo)，依據(jù)是其是否存在零電阻效應(yīng)和完全抗磁性（注意零電阻并不代表超導(dǎo)，###導(dǎo)體也可以是零電阻，必須同時具有零電阻和完全抗磁性才能稱之為超導(dǎo)），但超導(dǎo)現(xiàn)象本質(zhì)是一個熱力學(xué)現(xiàn)象！

超導(dǎo)相變過程，除了電子配對形成庫伯電子對之外，更重要的是，配對的電子對需要發(fā)生相位相干并同時凝聚到低能組態(tài)，破壞該狀態(tài)（即超導(dǎo)態(tài)）到激發(fā)態(tài)需要付出一D的能量代價（超導(dǎo)能隙），因此超導(dǎo)態(tài)是可以穩(wěn)定存在的庫伯對凝聚態(tài)。該效應(yīng)###明顯的，就是超導(dǎo)相變過程伴隨著一個比熱躍變，這意味著超導(dǎo)前后，系統(tǒng)的熵發(fā)生了改變。處于超導(dǎo)態(tài)的系統(tǒng)，熵要更小，也意味著超導(dǎo)態(tài)是一個宏觀量子有序態(tài)。處于超導(dǎo)態(tài)下的電子對，是一個量子集體，它們存在共同的相位。
因此，除了零電阻和抗磁性這些電磁特性之外，超導(dǎo)體更重要的是呈現(xiàn)出許多熱力學(xué)物理才能解釋的特性。正是因為它們具有相同的相位，當(dāng)兩塊超導(dǎo)體接觸到一起，超導(dǎo)庫伯對隧穿到另外一個超導(dǎo)體中時，就會發(fā)現(xiàn)對方的相位和自己不一樣，然后電子對們就會發(fā)生集體干涉效應(yīng)，就像光的干涉效應(yīng)一樣，對應(yīng)的隧道電流就會出現(xiàn)強度調(diào)制，并且敏感依賴于外界磁場（它能改變相位），這就是超導(dǎo)體的約瑟夫森效應(yīng)基本原理。我們可以認(rèn)為約瑟夫森效應(yīng)就是超導(dǎo)體宏觀量子效應(yīng)的一種，基于該宏觀量子效應(yīng)，可以制備超導(dǎo)量子干涉儀、超導(dǎo)量子比特甚###超導(dǎo)量子計算機，其應(yīng)用前景非常廣闊且無法替代。

那么，超導(dǎo)體在力學(xué)、化學(xué)等方面具有什么與超導(dǎo)相關(guān)的特性呢？這其實還是依賴于超導(dǎo)體本身的物理特性，因為力學(xué)、化學(xué)、催化過程的本質(zhì)還是物理，但需要特別注意的是，這幾個方面其實涉及的物理層面還是在原子尺度，和電子本身的物理性質(zhì)并不是非常相關(guān)。而超導(dǎo)本質(zhì)是材料中電子體系的宏觀量子行為，所以在原子尺度上的物理關(guān)聯(lián)并不是很大。不過，我們并不能完全否定超導(dǎo)材料在這些方面的應(yīng)用，其中機制還需要理論和實驗的研究，有待發(fā)展。

首頁 > 電工基礎(chǔ) > 日期：2022-6-25 來源：Internet 作者：yq 瀏覽量：