一個由美國、俄羅斯、德國和比利時的科學家組成的研究小組，在溫度接近絕對零度和強磁場狀態下，從氮化鈦薄膜中發現了超絕緣現象，奇怪的是，超絕緣現象是由超導現象引起的。該項科研成果發表在近期出版的英國《自然》（Nature）雜誌上。
基本介紹
- 中文名：超導絕緣
- 外文名：Superconducting insulation
- 出版雜誌：《自然》
- 開始時間：1911年
- 研究意義：解決一系列化學電源上的重大問題
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超導介紹
歷史
1911年，荷蘭物理學家卡茂林－昂尼斯意外地發現，將汞冷卻到－268.98℃時，汞的電阻會突然消失，從而首次發現了超導現象。
1957年，美國伊利諾斯大學的巴丁、庫柏和斯里弗提出了著名的“巴庫斯超導量子理論”，他們認為，在超導態金屬中電子以晶格波為媒介相互吸引而形成電子對，無數電子對相互重疊又常常互換搭配對象形成一個整體，電子對作為一個整體的流動產生了超導電流。由於拆開電子對需要一定能量，因此超導體中基態和激發態之間存在能量差，即能隙。這一理論的提出使超導研究進入了一個新的階段。
1962年，年僅20多歲的劍橋大學實驗物理研究生約瑟夫遜提出，在超導結中電子對可以通過氧化層形成無阻的超導電流，這個現象稱作直流約瑟夫遜效應。
超導現象研究中的上述三次重大發現與近期多國科學家的發現有何關係？表面上看，雖然研究結果相反，但從整體上看是一致的。
疑問
研究人員將氮化鈦薄膜冷卻到接近絕對零度的狀態，也就是說符合瑟夫遜效應，在這樣的薄膜上外加直流電後發現，電流無損耗地經過薄膜，薄膜中產生了超導現象。但具有瑟夫遜效應的氮化鈦薄膜只是一種理想模型，實際上的薄膜是一種微小尺寸的顆粒結構，在低溫環境下顆粒是一種超導磁疇，並被絕緣區包圍。
研究人員將薄膜置於0.9特斯拉（為地球磁場2000倍）的強磁場、溫度為70mK(K為絕對溫度)的環境中後發現，薄膜的表現就像普通的絕緣體一樣，但當溫度降低到20mK後發現，電流急劇接近零，也就是電阻無限增大。原來，這裡發生了量子現象，出現了與超導完全相反的現象——超絕緣。雖然這很奇怪，但超絕緣效應在實驗中與超導現象同時存在，因為磁疇仍然具有超導性。
超絕緣現象具有多大的穩定性？眾所周知，當溫度高於臨界溫度、外界磁場高於臨界場和外加電流高於臨界電流的情況下，超導現象將被破壞。研究發現，在某些狀態，超絕緣現象也存在類似的情況。
實際意義
研究人員指出，儘管上述研究目前只是基礎研究，但該超絕緣現象的實際套用非常重要，它能解決一系列化學電源上的重大問題。
