二硼化镁超导电性研究论文

在接近绝对0度是被 发现金属的电阻几乎为0时 发现的

二硼化镁（MgB2）-迄今临界温度最高的金属化合物超导体 2001年1月10日日本青山学院大学教授秋光纯在关于“金属氧化物相变”的研讨会上宣布，他的研究小组发现了迄今为止临界温度最高的金属化合物超导体--二硼化镁（MgB2），超导转变温度达39K。二硼化镁的发现打开了研究新一类具有简单组成和结构的高温超导体大门。 二硼化镁超导体的最大特征是：易合成，易加工，应用前景好。与氧化物高温超导体不同，二硼化镁容易制成薄膜或线材。因此，可应用于电力传输、超级电子计算机器件以及CT扫描成像仪等方面。如同15年前（1986年）高温氧化物超导体发现之初那样，二硼化镁的发现使世界凝聚态物理学界为之兴奋。 二硼化镁晶体属六方晶系，早在1950年就被人们发现，但其超导电性从未有人研究过。这次二硼化镁超导电性的发现者是日本青山学院大学4年级学生永纯。2000年3月，永松纯接受了其指导教授秋光纯布置的毕业论文--组合钛（Ti）、镁（Mg）、硼（B）等轻元素以发现新的超导体。在做了165个样品以后，永松纯发现了二硼化镁具有超导电性，超导转变温度达39K。永松纯等人的发现在世界范围内掀起了一股超导热，有关二硼化镁超导电性的研究论文正在迅速增加，2001年3月将在美国西雅图召开关于二硼化镁超导电性的国际研讨会

最早发现超导现象的是荷兰物理学家卡末林·昂内斯。１９１１年，超导现象的发现，导致了超导物理学的诞生。由于低温物理学上的重大突破和成功地液化了氦气，昂内斯获得了１９１３年的诺贝尔物理学奖，昂内斯是第一个因为超导理论的研究而获此殊荣的科学家。 超导革命已经进行了很长时间。超导性在托马斯·爱迪生的时代已经为人所知，所以就其本身而言并不是什么新发现。１９世纪末，人们发现了一个奇怪的现象：当温度下降到一定程度的时候，某种金属、合金、化合物的电阻会突然消失，成了一点儿电阻也没有的理想导体，这就是超导状态。具有这种特性的物质，就称为超导体。后来，科学家发现：只要外部的磁场不太强，在超导状态下，磁力线根本不能穿过超导体，也就是说在超导状态下，超导体中的磁力线等于零，科学家称其为“完全抗磁性”。 最早通过降温和加压的方法对气体实现液化的是法拉第，他从１８２３年开始进行气体的液化实验。从１８２３年到１８４５年，除了氢、氧、氦等少数几种气体外，物理学家们对大部分气体实现了液化。１８７７年法国科学家液化了氧气，１８８３年奥匈帝国的两位科学家液化了氮气，接着英国科学家液化了氢气。１９０８年，昂内斯液化了氦气。至此，所有的“永久气体”都实现了液化。昂内斯在实现氦气液化时发现了著名的超导现象。 昂内斯１８５３年出生在荷兰格罗宁根，２０岁获得博士学位，从１８８２年起担任荷兰莱顿大学的物理学教授和实验室主任。１９０８年，昂内斯和他的学生成功地液化了氦气，并达到当时地球上所能达到的最低温度－４．２Ｋ。１９１１年，昂内斯和他的学生们选择了最容易提纯的水银作为实验材料，进行了各种低温实验。当温度降低到绝对温标４．２Ｋ，也就是摄氏－２６９度的时候，电阻突然奇怪地消失了！经过反复实验和检验，“超导电性”现象终于被发现了。为了进一步检验这个结果，昂内斯于１９１４年又设计了一个非常巧妙的实验：用超导体作了一个闭合线圈，并利用磁场在这个线圈中激发出了一个感应电流，想看一看这个电流会不会衰减。实验结果表明：这个超导线圈中的电流在两年中没有一点儿衰减的迹象。 在发现了超导现象、并验证了超导状态下的电阻确实接近零以后，昂内斯认识到：如果利用超导材料绕制一个线圈，因为没有电阻，所以在电流通过时就不会产生任何热量，于是就可以在不消耗能量的情况下获得一个很强的磁场供人们使用。但是，昂内斯的设想并没有很快实现。直到２０世纪６０年代，科学家们才发现在电流很大、磁场很强的状态下还能保持超导特性的材料，超导的应用才成为可能。 超导物理作为一个有近百年历史的学科，是随着对超导电性的研究、认识不断加深发展起来的，特别是２０世纪５０年代以来取得了一系列重大突破，引发了今天的高温超导电性机理及超导材料研究的热潮。超导研究成果已在科研、医疗、交通、通信、军事、电力和能源等领域得到了应用。但这还只是序幕，超导研究与应用在２１世纪将为人们展现更加绚丽辉煌的前景。 超导应用将对电力输送产生巨大影响。保罗·格兰特在英国《新科学家》周刊２００１年１０月１３日一期发表文章介绍，超导电缆的输电能力是同等尺寸的铜质电缆输电能力的三倍。就在这一年的１月１０日，日本青山学院教授秋光纯宣布，他的研究小组发现，金属间化合物二硼化镁具有超导电性，超导转变温度高达３９Ｋ。二硼化镁很便宜，而且很容易被加工成导线，从而使超导电缆的价格大幅度降低。２００１年５月，丹麦开始通过超导电缆向哥本哈根的１５万户家庭输送电力。日本东京也正在进行实验。预计美国能源部很快将宣布三项新的超导电缆建设计划以及一个全超导变电站的改造计划。 正如《新科学家》杂志所指出的：超导革命已经启动，而且势不可挡