美国科学家证实 纳米超导体线圈能经受强磁场

中华网科技 http://tech.china.com 2005-02-06 08:14:34

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　　“小就是美”，这一西方俗谚在超导体上得到了充分体现。美国科学家4日报告说，他们通过实验证实纳米级的超导线圈能经受住强磁场，这为超导技术的应用开辟了广阔前景。

　　根据超导理论，超导体中自旋电子配对形成“库伯对”是超导性的来源。所谓“库伯对”，是指美国科学家库伯发现，在晶体中众多可以自由运动的电子，总会有一些因适当的晶格形变而束缚在一起，形成相对稳定的一对电子。但科学家早就发现，当超导体放置于强磁场中时，电子“库伯对”会被磁场破坏，电子的自旋也受影响，超导性会被抑制甚至彻底消失。但当超导体的尺寸缩小时，磁场的破坏作用也随之变小，当超导体的尺寸达到纳米尺度，磁场就已经不能破坏“库伯对”了。美国伊利诺依大学物理学教授别兹里亚金等人用实验证实了这一点。

　　研究人员在《物理评论通信》上发表论文说，他们把单层碳纳米管安放在硅晶圆上蚀刻出的约100纳米宽的“沟”里，然后在碳纳米管表面涂上一层钼－锗超导材料，将其温度降到临界温度以下，并观察这一纳米级超导材料在强磁场中的反应。结果发现，强磁场对纳米级超导材料的影响明显减弱。别兹里亚金等人猜测，由于超导线的直径非常微小，只有大约10纳米左右，电子“库伯对”之间会互相影响，抵消了磁场对超导性的影响。

　　纳米级材料这一特性将使超导的应用前景更为广阔。比如，原先超导线圈不能输送强电流，因为电流产生的磁场可能削弱或破坏线圈的超导性，而如果在普通超导线圈中掺入纳米级的超导细丝，输送强电流就不是难题了。此外，纳米级的超导材料还可用于核磁共振成像等领域。

　　别兹里亚金还说，纳米级超导材料的尺寸也不能无限缩小，否则的话电子“库伯对”之间会互相干扰，也会削弱其超导性。此外，纳米级超导材料与大尺寸超导材料类似，不能完全实现零电阻，而且材料尺寸越小，其本身的电阻就越大。