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判斷一個(gè)材料是否超導(dǎo)的依據(jù)

必須明確的一點(diǎn)是，盡管判斷一個(gè)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(shí)具有零電阻和完全抗磁性才能稱(chēng)之為超導(dǎo)），但超導(dǎo)現(xiàn)象本質(zhì)是一個(gè)熱力學(xué)現(xiàn)象！

超導(dǎo)相變過(guò)程，除了電子配對(duì)形成庫(kù)伯電子對(duì)之外，更重要的是，配對(duì)的電子對(duì)需要發(fā)生相位相干并同時(shí)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(jià)（超導(dǎo)能隙），因此超導(dǎo)態(tài)是可以穩(wěn)定存在的庫(kù)伯對(duì)凝聚態(tài)。該效應(yīng)###明顯的，就是超導(dǎo)相變過(guò)程伴隨著一個(gè)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(gè)宏觀(guān)量子有序態(tài)。處于超導(dǎo)態(tài)下的電子對(duì)，是一個(gè)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?yàn)樗鼈兙哂邢嗤南辔唬?dāng)兩塊超導(dǎo)體接觸到一起，超導(dǎo)庫(kù)伯對(duì)隧穿到另外一個(gè)超導(dǎo)體中時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)方的相位和自己不一樣，然后電子對(duì)們就會(huì)發(fā)生集體干涉效應(yīng)，就像光的干涉效應(yīng)一樣，對(duì)應(yīng)的隧道電流就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制，并且敏感依賴(lài)于外界磁場(chǎng)（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(guān)量子效應(yīng)的一種，基于該宏觀(guān)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(jì)算機(jī)，其應(yīng)用前景非常廣闊且無(wú)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(shí)還是依賴(lài)于超導(dǎo)體本身的物理特性，因?yàn)榱W(xué)、化學(xué)、催化過(guò)程的本質(zhì)還是物理，但需要特別注意的是，這幾個(gè)方面其實(shí)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(guān)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(guò)，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(jī)制還需要理論和實(shí)驗(yàn)的研究，有待發(fā)展。

首頁(yè) > 電工基礎(chǔ) > 日期：2022-6-25 來(lái)源：Internet 作者：yq 瀏覽量：