铜氧化物高温超导体的比热容
铜氧化物高温超导体电子结构与临界温度关系研究
铜氧化物高温超导体电子结构与临界温度关系研究陈宁1，季飞1，范本勇1,汪纯1，李福燊11北京科技大学材料科学与工程学院无机非金属系(100083)E-mail: nchen@摘 要：量子化学电子结构计算（CASTEP方法）结果发现，对于所有已发现的27个铜氧化物超导体系，铜氧面的最近邻阳离子A（内层p轨道）与O离子（内层2s轨道），在E f以下约20e V深处，均存在着的内层轨道作用，这种作用产生的内层耦合电子分布在铜氧面上的相对强度与超导临界温度（T c）成正比。
这一定量关系证明，内层轨道是导致高温超导现象最重要原因之一；同时还揭示，处于最外层轨道上的载流子与内层轨道耦合的联系可能是通过铜氧面上O的内层2s轨道的改变来实现的。
关键词：电子结构、氧化物超导体引言高温超导体有许多令人吃惊的性质，从发现高温超导现象至今十几年的研究热潮中，人们已经在确证、充实及理解那些奇特的现象上花费了巨大的精力。
这些课题任务之所以极其重大的，除了巨大的实际应用价值外，在凝聚态物理理论上也是非常特别的，因为这些体系中电子的行为与通常费米液体行为的金属有很大不同，电子-电子强关联效应似乎占据非常重要的部分。
但是为什么这些体系具有强关联呢？传统的研究中我们忽略了哪些重要的因素呢？因此，我们首先要搞清楚这些体系的电子结构特点。
自高温超导体问世以来，就有很多科研小组对氧化物超导体的电子结构进行了深入研究。
徐建华等[1]、Pickett等[2]用能带理论对La2CuO4体系（La系）进行了计算。
虽然不同的研究组在计算时使用的晶格参数、收敛精度等略有差别，但所得结果在大体上是一致的。
计算结果表明，La的5d带处于E f以上1e V处，而它的4f带则处于E f以上约3e V处。
O的2s带和La的5p带则分别处于E f以下（约-20~-14e V处）。
因而在E f附近，主要是Cu的3d和O的2p形成的一个十分复杂的p-d杂化带。
此外，对于YBa2Cu3O7（Y系）至少有Krakauer、Massidda以及Mattheiss等三个不同的研究小组3]计算了这种体系的能带结构。
铜基高温超导体
铜基高温超导体参考内容：铜基高温超导体是指在较高温度下表现出超导性的一类材料，主要以铜氧化物为基准，常见的铜基高温超导体包括YBa2Cu3O7-x （YBCO）、Bi2Sr2CaCu2O8+x （BSCCO）等。
虽然与传统的低温超导体相比，铜基高温超导体的临界温度较高，但仍然不能达到室温。
然而，铜基高温超导体的特殊性质和潜在应用仍然引起了广泛的研究兴趣。
以下是与铜基高温超导体相关的一些重要内容和研究进展：1. 超导机制：铜基高温超导体的超导机制仍然存在着很多争议。
一种主流的解释是BCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer）理论的修正版，即强关联超导理论。
这一理论认为，铜基高温超导体的超导现象是由于电子间强烈的库仑相互作用导致的。
各种谱学研究和理论模型揭示了电子自旋构型、电子对的形成和输运机制等方面的信息。
2. 结构和晶格：铜基高温超导体的晶体结构和晶格参数对其超导性能影响较大。
研究人员通过X射线衍射、透射电镜和原子力显微镜等技术手段，研究铜基高温超导体的晶格结构、缺陷和界面等方面，并探索了晶格结构变化对超导性能的影响。
3. 控制材料的合成和制备：合成和制备高品质的铜基高温超导体样品对于研究其物性和应用具有至关重要的意义。
研究人员通过不同的化学合成和热处理方法，如固相法、溶胶-凝胶法、高压合成法等，探索了材料的合成和制备优化方法。
同时，通过优化各种制备工艺和控制掺杂的方法，可以改善材料的超导性能。
4. 物性和性质：铜基高温超导体具有一系列独特的物性和性质。
例如，它们的电子输运性质、磁性质、热性质和光学性质等都受到广泛的研究。
通过测量这些性质，可以深入了解材料的超导机制和性能特点。
5. 应用和技术：铜基高温超导体由于其高临界温度和较高的临界电流密度，具有广泛的潜在应用。
例如，它们可以用于制造超导磁体、超导电力设备、超导电子器件等。
研究人员正在不断探索将铜基高温超导体应用于实际场景中的技术和工程问题。
高温超导体的研究与应用
高温超导体的研究与应用高温超导体是指在较高的温度下（通常指液氮温度，约77 K），材料表现出超导性质的一类物质。
与低温超导体相比，高温超导体不仅温度更高，而且更易于制备和使用，因此在科研和应用领域有着广泛的潜力和用途。
一、高温超导体的研究意义高温超导体是研究超导性质的热点领域，对纳米科学、物理学、材料科学等领域具有重要意义。
相较于低温超导体，高温超导体的超导温度更高，超导电流密度更大，抗磁能力更强，因此有着更好的应用前景。
在电力输送、储能、计算机存储等领域，高温超导体具有惊人的潜力。
二、高温超导体的分类高温超导体按照化学成分可以分为铜氧化物高温超导体（cuprate）和铁基高温超导体（Fe-based）。
其中 cuprate 高温超导体是首先发现的一类高温超导体，它的基本结构是由铜氧化物层与稀土氧化物层层叠在一起的。
Fe-based 高温超导体则是后来才被发现的，它的超导机理与 cuprate 不同，但仍然具有较高的超导温度，且稳定性较好。
三、高温超导体的产生高温超导体的产生需要一定的条件，比如精细的材料制备技术、在合适的环境下进行处理等等。
目前，人们发现高温超导体室温下是不超导的，必须冷却至较低的温度才能展现出超导性质。
一方面，材料的结构和组分对超导性质有着重要的影响，因此需要通过化学方法制备出具有合适组分和结构的高温超导体提高其超导性能。
另一方面，超导材料的制备过程涉及到很多复杂的物理和化学作用，如固态反应、化学气相沉积等。
由于这些道路的不同，会产生不同的材料、不同的结构和性质，因此需要定期优化材料制备的方法来提高超导性能。
四、高温超导体的应用高温超导体具有广泛的应用前景，例如：1.电力输送领域：超导材料能在零电阻状态下传输电流，这种特性让超导材料在电力输送领域拥有重要的应用。
使用高温超导体制造的超导电缆可以在能耗和成本方面都有较大的优势。
2.储能领域：超导能量储存是一种高能量密度、低体积、零阻值的储能方式。
高温超导体的发现与理论解释
高温超导体的发现与理论解释超导体是指在低温条件下，电流能够在材料内部无阻力地流动的材料。
在使用超导体的设备中，由于能量的无损耗传输，使得这些设备更加节能和高效。
但是，在过去，超导体的使用范围非常有限，因为只有在极低温度的条件下，它才能表现出超导的特性。
但是，近些年来，在高温条件下发现了具有超导性质的一种材料，这种材料被称为高温超导体。
高温超导体的发现极大地提升了超导体的应用范围，并且对于科学界来说，也是一项重大的突破。
本文将探讨高温超导体的发现和理论解释。
一、高温超导体的发现高温超导体的发现，始于1986年。
当时，一组瑞士、美国和日本的学者，分别独立地在他们的实验中发现了具有超导性质的铜氧化物。
他们所发现的材料，最高的超导转变温度超过了-200℃。
这个转变温度比以前发现的超导体高上数十倍，因此被命名为高温超导体。
高温超导体的发现给科学家们带来了很多的疑惑。
根据之前的理论，超导体只能在几乎接近绝对零度的情况下才能表现出其超导性质。
由于高温超导体的超导转变温度比之前的超导体都高很多，这个发现让人们对超导性质的理解发生了重大的变革。
二、高温超导体的理论解释高温超导体的发现，让科学家们重新审视了超导体的理论。
1987年，美国物理学家格里高利•哈托沃兹（Gregory H. Wannier）表示，高温超导体的发现“是一个突破性的事件，它发起了超导理论的颠覆与重建。
”目前，被广泛接受的高温超导理论是BCS理论（Bardeen、Cooper、Schrieffer）。
这种理论主要利用了电子之间的“库伦相互作用”来解释超导性质的发生。
库伦相互作用是指电子之间的相互吸引和排斥作用。
在低温超导物质中，电子之间的库伦相互作用可以抑制它们之间的相互碰撞，所以电子可以在物质内部形成一个“库伦对”，从而实现超导。
而在高温超导体中，由于铜氧化物的晶体结构特殊，铜氧化物中的电子与材料内部的振动模式产生强的相互作用，从而形成了能够在较高温度下实现超导的“库伦偶极子对”。
超导机理进展实验报告
超导现象是指某些材料在低于一定温度时，其电阻突然降至零的现象。
自从1911年荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯发现超导现象以来，超导机理一直是物理学领域的重要研究方向。
近年来，随着材料科学和实验技术的不断发展，超导机理研究取得了显著进展。
本文将对超导机理的最新实验进展进行综述。
二、超导机理研究进展1.高温超导机理高温超导材料的发现打破了传统超导材料临界温度的限制，引起了广泛关注。
目前，高温超导机理的研究主要集中在以下几个方面：（1）铜氧化物高温超导材料铜氧化物高温超导材料是目前研究最为广泛的超导材料。
我国科学家在高温超导机理研究中取得了重要突破，如：- 清华大学物理系张定/薛其坤研究团队利用范德瓦尔斯堆垛技术制备出原子级平整、角度精确可控的转角铜氧化物约瑟夫森结，开展了直接判定超导配对波函数相位部分的实验。
- 复旦大学物理学系团队成功合成了高质量的三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品，并证实了其在高压下具有体超导电性，超导体积分数达到了86%。
（2）铁基高温超导材料铁基高温超导材料是另一种重要的高温超导材料。
近年来，我国科学家在铁基高温超导机理研究中取得了以下进展：- 我国科学家在铁基高温超导材料中发现了马约纳拉零能模，为理解高温超导机理提供了新视角。
2.非常规超导机理非常规超导材料是指除了铜氧化物和铁基高温超导材料之外的其他超导材料。
近年来，我国科学家在非常规超导机理研究中取得了以下进展：- 浙江大学研究团队成功合成了新型铬基笼目晶格反铁磁体CsCr3Sb5，该材料在压力调控下显示出超导电性，为探索非常规超导机理提供了新方向。
超导机理实验研究主要采用以下方法：1. 约瑟夫森结实验：通过制备超导约瑟夫森结，研究超导配对波函数的性质。
2. 比热容测量：通过测量超导材料的比热容，研究超导材料的临界温度和超导态性质。
3. 磁化率测量：通过测量超导材料的磁化率，研究超导材料的磁性质。
超导体
1911年，荷兰科学家卡末林-昂内斯用液氮冷却汞，当温度下降到4.2K（-268.95℃）时，水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。
根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。
但这里所说的“高温”仍然是远低于冰点以下的。
1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。
1973年，发现超导合金—铌锗合金，其临界温度为23.2K（-249.95℃），这一纪录保持了近13年。
1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K（-240.15℃）的高温超导性。
这一年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界温度达到40K（-235.15）液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。
1987年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界温度提高到90K（-185.15℃）以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。
1987年底，铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界温度的记录提高到125K （-150.15℃）。
从1986-1987年这短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。
2008年3月25日和3月26日，中国科技大学陈仙辉组合物理所王楠林组分别独立发现了临界温度超过-233.15℃的超导体，突破了麦克米兰极限（麦克米兰曾经断定，传统超导临界温度最高只能达到39K），被证实为非传统超导。
2012年9月，德国莱比锡大学的研究人员宣布了一项进展：石墨颗粒能在室温下表现出超导性，研究人员将石墨粉浸入水中后滤除干燥，置于磁场中，结果一小部分（大约占0.01%）样本表现出抗磁性，而抗磁性是超导体材料的标志性特征之一。
虽然表现出超导体的石墨颗粒很少但这一发现仍然具有重要意义。
迄今为止，超导体只有在温度低于-110℃下才能够发挥作用。
简述铜基氧化物高温超导体五大家族
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铜基高温超导体
铜基高温超导体铜基高温超导体是指以铜氧化物为主要成分的高温超导材料。
1986年，被大家所熟知的第一个铜基高温超导体La-Ba-Cu-O系统被发现，这一重要突破引发了高温超导领域的研究热潮。
铜基高温超导体相较于传统的低温超导体，在超导转变温度上升了几个数量级，使得它们可以在相对较高的温度下实现超导。
铜基高温超导体具有重要的科学研究价值和广泛的应用前景，研究人员通过多种方法对其进行研究和改进，以下是一些关于铜基高温超导体的参考内容。
1. 高温超导基础理论：铜基高温超导体在理论上的描述和解释一直是研究的重点之一。
学术论文《铜氧化物超导材料的高温超导机理研究》对铜基高温超导机理进行了详细的介绍，比较了不同的理论模型，如格林函数理论、BCS理论和强关联电子体系理论等，分析了每个模型的优缺点，并对其在铜基高温超导体中的应用进行了讨论。
2. 合成和制备技术：铜基高温超导体的制备是实现其应用的关键，学术论文《铜氧化物高温超导材料的制备技术研究》对不同的合成方法进行了综述。
其中包括固相法、化学沉积法、溶胶凝胶法和微波炉法等多种制备技术，讨论了各种方法的原理、优缺点和适用范围，并分析了不同条件对样品结构和性能的影响。
3. 结构和物性表征：对铜基高温超导体进行结构和物性表征是了解其性能和机制的有效途径。
学术论文《铜氧化物高温超导体的结构和物性表征方法》对X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能谱分析等多种表征手段进行了介绍。
文章还重点讨论了超导转变温度、晶体结构和电子结构等关键物性参数的测量方法和评价指标。
4. 物理性质和应用：铜基高温超导体的物理性质和应用广泛研究。
学术论文《铜氧化物高温超导材料的物理性质和应用研究进展》总结了铜基高温超导体的理论和实验研究进展。
此外，还介绍了铜基高温超导体在电子器件、能源传输和磁场应用等领域的潜在应用和进展。
5. 杂质掺杂和界面效应：铜基高温超导体的性能可通过掺杂和界面调控来改善。
铜基高温超导体
铜基高温超导体铜基高温超导体是一种具有较高超导转变温度的超导材料，具有广泛的研究和应用前景。
本文将围绕铜基高温超导体的研究历史、发展现状和应用前景进行介绍。
1. 研究历史：铜基高温超导体的研究始于1986年，当时科学家们在镧系铜氧化物La2-xBaxCuO4中首次观测到高于液氮温度的超导转变。
此后，逐渐发现了一系列铜氧化物和铜基化合物也具有高温超导性质，如YBa2Cu3O7、TlBa2Ca2Cu3O9等。
近年来，随着材料制备技术和研究手段的进步，不少新型铜基高温超导体被发现，如铁基超导体、砜铁化合物等。
2. 材料制备：铜基高温超导体的制备过程包括样品制备、组分控制、烧结和退火等步骤。
常见的制备方法有固相法、溶胶-凝胶法、物理气相沉积法等。
其中，固相法是最常用的方法，一般通过高温反应使原料中的各组分反应生成目标化合物。
3. 物理性质：铜基高温超导体的超导转变温度一般在30-160K之间，远高于传统的低温超导体。
其超导性质受多种因素影响，如晶体结构、化学成分和缺陷等。
此外，铜基高温超导体还具有许多特殊的物理性质，如磁性、电性、光学性质等，这些性质为其在科学研究和应用领域的广泛应用提供了条件。
4. 应用前景：铜基高温超导体具有优异的超导性能，使得它在能源、输电和电子技术等领域具有广泛的应用前景。
例如，在能源领域，铜基高温超导体可用于开发高效率和高性能的超导电机和发电装置。
在输电领域，铜基高温超导体能够实现高能效的输电，减少能源损耗，提高输电效率。
在电子技术领域，铜基高温超导体可用于制备超导电子器件，如超导量子比特和超导快速数字逻辑电路等。
5. 近期研究进展：近年来，针对铜基高温超导体的研究主要集中在提高其超导性能和理解其超导机理上。
例如，科学家们通过杂质掺杂和表面工程等手段，成功提高了一些铜基高温超导体的超导转变温度。
同时，通过材料和器件的微结构调控和界面设计，也取得了一些重要的进展。
总结：铜基高温超导体作为一种具有广泛应用前景的新型超导材料，在能源、输电和电子技术等方面具有重要意义。
材料化学中的高温超导材料研究
材料化学中的高温超导材料研究材料化学作为一门交叉学科，涉及到材料的合成、结构与性能等方面的研究。
而高温超导材料的研究则是材料化学中的一个重要领域。
高温超导材料是指在相对较高的温度下表现出超导性的材料，其研究对于能源领域和电子技术的发展具有重要意义。
高温超导材料的发现可以追溯到1986年，当时科学家们在铜氧化物中发现了高温超导现象。
这一发现引起了广泛的关注和研究。
在此之前，人们普遍认为超导材料只能在极低的温度下才能表现出超导性。
因此，高温超导材料的发现给超导技术的应用带来了巨大的希望。
高温超导材料的研究主要集中在铜氧化物和铁基超导材料两个方面。
铜氧化物是最早被发现的高温超导材料，其超导转变温度可以达到液氮温度以下。
铁基超导材料则是近年来研究的热点，其超导转变温度更高，甚至可以达到室温以上。
这些高温超导材料的研究不仅涉及到合成方法的改进，还包括对材料结构和性能的深入研究。
在高温超导材料的研究中，合成方法是一个关键的环节。
目前，常用的合成方法包括固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。
固相法是最传统的合成方法，通过高温反应将原料中的元素进行反应，形成超导材料。
溶胶-凝胶法则是一种溶液中的化学反应方法，通过控制反应条件和添加剂来合成高温超导材料。
水热法则是利用高温高压的水环境，在水溶液中进行反应合成超导材料。
这些合成方法的不断改进和优化，可以提高材料的结晶度和化学纯度，从而提高材料的超导性能。
除了合成方法的改进，对高温超导材料的结构和性能的研究也是非常重要的。
高温超导材料的结构复杂多样，包括各种晶体结构和化学组成。
通过对材料的结构进行分析和表征，可以揭示材料的超导机制和性能的来源。
例如，通过X射线衍射和电子显微镜等技术，可以确定材料的晶体结构和晶格参数。
通过核磁共振和电子自旋共振等技术，可以研究材料中的电子结构和自旋状态。
这些结构和性能的研究可以为材料的设计和改进提供重要的参考。
高温超导材料的研究不仅在理论上有重要意义，还具有广泛的应用前景。
高温超导温度范围
高温超导温度范围【最新版6篇】篇1 目录一、引言二、高温超导的定义和特点三、高温超导材料的分类四、高温超导的应用领域五、我国在高温超导领域的研究和发展六、结语篇1正文一、引言高温超导，是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料，具有电阻为零和磁通排斥的特性。
自 20 世纪 80 年代以来，高温超导材料的研究逐渐成为物理学和材料学的热点领域。
本文将介绍高温超导温度范围、材料分类、应用领域以及我国在该领域的研究和发展。
二、高温超导的定义和特点高温超导是指在液氮温度（77 K）以上表现出超导特性的材料。
与低温超导材料相比，高温超导材料具有以下特点：1.临界温度高：高温超导材料的临界温度通常在液氮温度以上，最高可达 100 K 以上。
2.应用范围广：由于高温超导材料在较高温度下具有超导特性，因此可用于制造电子器件、高能物理实验、磁浮列车、核聚变等领域。
3.容易制备：高温超导材料通常采用氧化物和金属复合材料等结构，制备工艺相对简单。
三、高温超导材料的分类根据材料的组成和结构，高温超导材料可分为以下几类：1.铜氧化物超导体：包括 YBa2Cu3O7（YBCO）和 Ba2CuO4 等，具有较高的临界温度和较好的应用前景。
2.铁基超导体：包括 LaFeAsO1-xFx 等，具有较高的临界温度和较大的应用潜力。
3.锰氧化物超导体：包括 LaMnO3 等，具有较高的临界温度和较好的应用前景。
四、高温超导的应用领域高温超导材料在许多领域具有广泛的应用前景，主要包括：1.超导磁体：用于高能物理实验、核磁共振成像、磁浮列车等。
2.超导电缆：用于输电和分布式能源系统，可降低能源损耗。
3.超导电子器件：用于高性能计算机、通信设备等。
4.核聚变：用于实现受控核聚变等。
五、我国在高温超导领域的研究和发展我国在高温超导领域的研究和发展取得了显著成果。
在材料研究方面，我国科学家成功合成了一系列高温超导材料，并研究了其性能。
在应用方面，我国已经开展了高温超导磁体、电缆等应用研究，并积极推进产业化进程。
高温超导材料的最新研究
高温超导材料的最新研究高温超导材料是指在相对较高的温度下能够表现出超导特性的材料。
在过去的几十年中，该领域的研究进展迅速，吸引了众多科学家和工程师的关注。
超导材料可以无电阻状态下导电，并且能够排斥磁场，这使得它们在能源、通信、交通等多个领域有着广泛的应用前景。
本文将着重探讨高温超导材料的最新研究动态与发展，重点介绍其理论基础、研究进展、应用前景及面临的挑战。
理论基础高温超导现象最早是在1986年由乔治·贝尔赫尔等人发现的，他们发现了一种由铜氧化物组成的陶瓷材料，在77K（-196℃）以上出现了超导现象。
这一发现颠覆了传统超导理论，促使了“BCS理论”以外的新理论发展。
BCS理论虽然对解释低温超导相行为至关重要，但在高温超导中却无法给出令人满意的解释。
因此，许多科学家提出了其他模型，例如库珀对（Cooper pair）、波动理论等，以解释高温超导现象。
在这些理论中，“电子-声子相互作用”仍然被认为是高温超导材料中电子形成配对的重要机制。
此外，量子涨落、磁性相互作用等也被认为对高温超导的形成具有重要影响。
这些理论的发展不仅推动了对高温超导材料特性的理解，也为新型材料的设计提供了指导。
最新研究进展近几年，高温超导材料的研究取得了一系列重要突破。
从新材料的合成到物理机制的探明，研究者们不断探索更高临界温度和更好的性能。
新型高温超导材料的发现随着对盈零氧化物（cuprate）和铁基超导体（iron-based superconductors）等传统高温超导材料的深入研究，科学家们相继发现了一些新型超导材料。
例如，最近可能成为新一代高温超导材料的是“氢化硫”（H3S）。
该化合物在接近环境压力下，其临界温度可达203K（-70℃），这是迄今为止达到的最高临界温度。
这一发现显示了氢化物在超导研究中的巨大潜力。
此外，高压实验技术的发展促进了氢化物超导体的探索。
通过应用极高的压力，科研人员发现某些氢化物能够在常规状态下显示出短暂的超导性。
超导材料的种类及应用
超导材料的种类及应用超导材料是指在低温下具有零电阻和完全排斥磁场的材料。
超导技术的发展已经给能源输送、医学成像、科学研究等领域带来了巨大的影响。
本文将介绍几种常见的超导材料以及它们的应用。
1.铜氧化物超导材料：铜氧化物超导材料是目前研究和应用最广泛的一类超导材料。
其中，最具代表性的是YBCO（Yttrium Barium Copper Oxide），属于高温超导材料。
它的临界温度（超导转变温度）可达到约90K。
铜氧化物超导材料具有较高的临界电流密度和强的非线性电阻特性，因此在电力输送和电能储存方面有着广泛的应用。
此外，它们还可用于高灵敏度的磁场测量、磁共振成像（MRI）等医学领域。
2.铁基超导材料：铁基超导材料是近年来发现的一类新型超导材料。
与铜氧化物超导材料相比，铁基超导材料的临界温度更高，达到了约56K。
铁基超导材料具有优异的物理性质，如高临界电流密度、可调控的电子结构等，在电力输送和电子器件领域有很大的应用潜力。
此外，铁基超导材料也在能源领域得到了广泛关注，如超导发电机和超导电缆系统。
3.镁二硼超导材料：镁二硼超导材料是一种金属间化合物，也被称为MgB2、它是一种低温超导材料，其临界温度约为39K。
镁二硼超导材料具有较高的临界电流密度、较低的制备成本和简单的制备工艺，因此在超导材料的实际应用中具有重要地位。
它被广泛应用于电力输送、电机和变压器等领域。
4.银钴超导材料：银钴超导材料是低温超导材料，其临界温度约为6K。
银钴超导材料的超导特性非常稳定，具有优良的电磁性能和耐磨性能，因此在超导电磁体和磁悬浮等领域有着广泛的应用。
总结起来，超导材料的种类丰富多样，在能源输送、医学成像、科学研究等领域都有重要应用。
虽然超导材料的制备和应用仍面临一些挑战，但随着技术的不断进步，超导材料的应用前景十分广阔。
Cu-系高温超导系列
Cu-系高温超导系列靳常青【摘要】简要介绍了利用高温高压合成发现的超导系列CuBa2Can-1CunO2n+2+δ,即Cu-12n (三元数法)或Cu-12(n-1)n (四元数法),简称Cu-系.比较了Cu-系和其它主要高温超导体的结构和主要性质,指出了Cu-系和YBa2Cu3O6的同构关系,以及Cu-系具有的良好的高温高场特性.Cu-系超导体因仅含碱土和铜的氧化物,化学组成简单、经济、安全,具有潜在的应用开发前景.【期刊名称】《高压物理学报》【年(卷),期】2003(017)004【总页数】6页(P241-246)【关键词】高温高压合成;高温超导体;Cu-系超导系列【作者】靳常青【作者单位】中国科学院物理研究所凝聚态物理中心,北京,100080【正文语种】中文【中图分类】O511.3;TM261 引言铜氧化物高温超导体的发现[1]揭开了超导材料研究的历史性一页,人们梦寐以求实现液氮温区超导转变的理想终于成为现实,随着时间的推移,高温超导体的出现对凝聚态物理产生了意义深远的影响。
高温超导体的巨大应用前景,和其中所蕴藏的丰富的材料物理内容,是推动实验物理和理论物理学家进行研究的最大动力。
高温超导体在结构上属类钙钛矿结构,含有{CuO2}平面的无限层构型是核心,高温超导体由这样的基本要素单元外延叠加形成。
在晶体结构上,钙钛矿结构高度致密,非常适合高压热力学条件。
就配位结构而言,众多氧化物陶瓷中的氧三配位四面体在高压下转变成六配位八面体,即形成ABO3型钙钛矿的配位构型。
一个具体的例子是,随着由地表到地心的压力不断上升,地幔的主要组成硅酸盐在下地幔基本转化为钙钛矿结构。
从发现高温超导体起,人们就成功地运用高压进行了一系列高温超导体研究,高压新材料研制成为贯穿高温超导体研究的重要组成部分。
高压不仅合成了一系列新型高温超导体,原位加压更获得了高于160K的超导临界转变温度的最高记录,高压正在成为研制新型高温超导材料的重要手段。
铜氧化物高温超导机理
铜氧化物高温超导机理超导材料是一种在低温下表现出极低电阻和排斥磁场的奇特物质。
长期以来，科学家们一直在寻找能够在更高温度下实现超导的材料。
铜氧化物（Cuprate）就是其中一种具有高温超导性能的材料。
铜氧化物高温超导机理的研究是一个复杂而令人着迷的领域。
虽然我们对其完全理解仍然有限，但已经取得了一些重要的进展。
铜氧化物高温超导的机理可以通过以下几个方面来解释。
铜氧化物是一种复杂的晶体结构，其中铜离子和氧离子以特定的方式排列在一起。
当材料被冷却至超导临界温度以下时，铜氧化物中的电子会形成所谓的库珀对（Cooper pair）。
库珀对是由两个电子组成的，它们之间通过晶格中的振动子（phonon）相互吸引而形成。
这种电子之间的相互吸引力是超导性的根本原因之一。
铜氧化物中存在一种称为“伪间隙”（pseudogap）的现象。
伪间隙是指在超导临界温度以上但仍然较低的温度下，材料中的一部分能级缺失。
这种缺失使得材料中的电子无法形成库珀对，从而导致超导性消失。
对伪间隙的理解对于研究铜氧化物的高温超导机理至关重要。
第三，研究人员发现，在铜氧化物中引入掺杂（doping）可以显著影响其超导性能。
通过控制掺杂的类型和浓度，可以使材料的超导临界温度大大提高。
这表明掺杂改变了材料中的电子结构，从而影响了超导性。
铜氧化物中的电子行为还受到晶格畸变和电子自旋的影响。
晶格畸变是指晶体结构中的微小变形，它会改变电子的能级分布。
电子自旋是指电子围绕自身轴旋转的性质，它会影响电子之间的相互作用。
这些因素的相互作用复杂而多样，对铜氧化物的高温超导机理产生了重要影响。
总的来说，铜氧化物高温超导机理是一个充满挑战和机遇的领域。
通过对材料结构、电子行为和掺杂效应等方面的研究，我们逐渐揭示了其中的奥秘。
随着科学技术的不断进步，相信我们对铜氧化物高温超导机理的理解将会不断深化，为超导技术的发展提供更多可能性。
铜氧化物高温超导物性和超导机理研究
2010.5.7 4:55:09 PM
科研进展
构半导体纳米材料，研制出具有SERS活性 和生物敏感性的电学/光学多功能传感器。 英国皇家化学会、英国物理学会在网页显 著位置对上述成果给予高度评价。此外， 研究组发现了纳米结构表面荧光共振能量 转移的放大效应，设计出纳米结构表面的 荧光共振能量转移和光诱导电子能量转移 双向可逆的荧光开关，结合纳米表面的选 择性分子识别，实现了对痕量爆炸物气氛 和农药残留的快速检测，相关论文在Chem.
量子计算研究
中国科学技术大学杜
江峰研究组和香港中文大学刘仁保等专家合
利用最优动力学解耦的固态系 统电子自旋共振实验示意图
中国科学院年报2010 13
DA10040204-2-p1-15-cs3.indd 13
2010.4.26 10:45:10 AM
科研进展
在Nature 发表。Nature 指出，该研究“被证 明是一种可以帮助人们理解并且有效对抗量 子信息流失的一个重要资源”，“向实现量 子计算迈出的重要一步”。
Eur-J 发表。
囚禁汞离子微波频标研究
武汉物
理与数学研究所囚禁离子研究组在高性能汞离 子微波频标研究中，在国内首次实现囚禁汞
Chem.Eur-J报道纳米敏感 材料及仿生器件研究
离子微波频标闭环锁定，并连续运行十多个小 时。初步测试表明，稳定度达5.6×10-13/1000 秒、2.2×10-13/4096秒。与现行原子频标相 比，囚禁离子频标具有更高的准确度、稳定 度、相对体积小等特点，目前只有少数发达 国家研制成功。
高维拟线性波方程可控性研究
学与系统科学研究院姚鹏飞研究组为解决 变系数波方程可控性的著名难题，首次创 造性地引入黎曼几何方法，并将其与非线 性偏微分方程理论相结合，得出了高维拟 线性波方程在任意平衡态附近的局部可控
铜氧化合物高温超导体 单带
铜氧化合物高温超导体单带英文回答：Copper oxide compounds, also known as cuprates, are a class of high-temperature superconductors that exhibit superconductivity at temperatures much higher than conventional superconductors. These materials are single-band superconductors, meaning that the superconductivity arises from the interaction of electrons within a single electronic band. The discovery of high-temperature superconductivity in cuprates in the late 1980s revolutionized the field of superconductivity and opened up new possibilities for practical applications.One of the most well-known copper oxide compounds is YBa2Cu3O7, often referred to as YBCO. This compound consists of layers of copper oxide planes separated by layers of barium and yttrium ions. The superconducting properties of YBCO arise from the electron-electron interactions within the copper oxide planes. Theseinteractions give rise to a phenomenon known as Cooper pairing, where pairs of electrons with opposite spins form a bound state that can move through the material without resistance.Another important copper oxide compound isBi2Sr2CaCu2O8, commonly known as BSCCO. This compound has a different crystal structure compared to YBCO, with alternating layers of bismuth oxide and copper oxide. BSCCO is a type-II superconductor, which means that it can trap magnetic fields within the material. This property makes BSCCO useful for applications such as magnetic levitation and high-field magnets.Copper oxide compounds are known for their complex electronic properties, which arise from the strongelectron-electron interactions in the copper oxide planes. These interactions give rise to a variety of phenomena, such as charge density waves and spin density waves, which compete with superconductivity. Understanding and controlling these competing phases is a major challenge in the study of copper oxide superconductors.中文回答：铜氧化合物，也被称为铜氧化物，是一类高温超导体，其在比传统超导体更高的温度下表现出超导性。
铜氧化物高温超导体的比热容
铜氧化物高温超导体的比热容李贞姬;王涛;谭小丹【摘要】基于Nozieres-Schmitt - Rink的强耦合超导理论和推广的Luttinger 理论,文中分别计算了低电子浓度和高电子浓度体系的电子比热容及线性比热系数,描绘出线性比热系数随温度的变化曲线.电子线性比热系数的计算结果表明,在Nozieres-Schmitt-Rink理论和推广的Luttinger理论框架下,铜氧化物高温超导体中产生赝隙.%Based on the Nozieres-Schmitt-Rink theory and expanded Luttinger theory, the electronic specific heat coefficient y{ T) is evaluated and ploted individually. The results indicated that the pseudo-gap phenomena are realized in quasi-two dimensional high temperature cuprate superconductors in the Nozieres-Schmitt-Rink theory and expanded Luttinger theory.【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(051)003【总页数】6页(P7-12)【关键词】铜氧化物高温超导体;电子比热容;线性比热系数;赝隙【作者】李贞姬;王涛;谭小丹【作者单位】南方医科大学生物医学工程学院,广东广州510515;南方医科大学生物医学工程学院,广东广州510515;南方医科大学生物医学工程学院,广东广州510515【正文语种】中文【中图分类】O511.2理解超导现象，有两个著名的理论：Bardeen Cooper Schrieffer(BCS)理论和玻色-爱因斯坦凝聚。
铜氧化物超导体
铜氧化物超导体
1.分类：La-铜氧化物超导体，Y-铜氧化物超导体，Bi-铜氧化物超导体，Tl-铜氧化物超导体，Hg-铜氧化物超导体，Pb-铜氧化物超导体。
2.铜氧化合物晶体结构
铜氧化合物高温超导体都含有CuO2 面，并都具有层状结构（图1）。
沿垂直CuO2面方向，CuO2面与不同类型“隔离层”的排列
组合形成众多不同结构的铜氧化合物高温超导体。
CuO2 面之间的隔离层，可作为载流子库对CuO2面提供载流子。
3.铜氧化物电子相图
赝能隙：
与传统的BCS超导体相比, 高温铜氧化物超导体显示出许多不同的性质, 其中最大的区别就是在超导转变温度T c之上能隙仍不消失, 即存在一个正常态能隙, 这就是通常所说的赝能隙(pseudogap).
赝能隙现象是空穴型铜氧化物超导体的一个普遍特征. 不同的测量手段, 如角分辨率光电子谱、核磁共振、光电导、电阻率温度关系、Hall角温度关系等, 都发现在超导转变温度以上有赝能隙打开. 赝能隙态的转变温度T *要比超导转变温度T c高很多, 且能隙大小随掺杂的增加单调减小, 在最佳掺杂和过掺杂区不再出现. 温度降低至T c时, 赝能隙连续平滑地演变成超导能隙, 系统进入超导态. 赝能隙态的一个重要特征是费米弧的出现, 即具有通常意义下的费米面, 但该费米面仅能在布里渊区节点区域附近一定的弧线段内被探测到, 这就是通常所说的“费米弧”(Fermi arc), 其长度随温度和掺杂而变化. 一般认为这与赝能隙首先在近反节点区域打开, 然后逐渐沿费米面向节点区域扩展相联
铜氧化物费米面示意图。
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是 同时 发 生 的 。玻 色． 因斯 坦 凝 聚 ，描 述 的是 独 爱 立玻 色 子 的凝 聚 。高 温 超 导 体 的一 个 重 要 特 征是 ： 在弱 掺杂 区域 正常 态温度 以下 ，首先 形 成 电子 问的 “ 配对 ” 并 形 成 能 隙 ，然 后 在 更 低 的温 度 预
一
力 的增加 而平 稳 变 化 的 过 程 ¨ 。 由 于 赝 隙 的产 生 』 伴 随着该 过 程 ，所 以过 渡 问题 可 以 看 作 是 赝 隙 问
题。
１９ ９ ４年 Ｌ ｒｍ 等 关 于 电子 比热 容 的 实 验 ， ｏａ
个 集体 协 同的理论 ，所 以在 临界 温 度 点 （＜＜ ），电子配 对 与进入 超导 态 （ 相位相 干态 ）几 乎
Ａｂｓｒ ｃ ｔａ ｔ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｎｏ ｉｒ ｓ Ｓ ｈ ｔ— ｎ ｈｅ ｒ ｎｄ ｅ ｐ ｎ ｅ ｕ ｔｎ ｅ ｈ ｏ ，ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｐ — ｓ ｄ ｏ ｈ ｚｅ ｅ — ｃ ｍｉｔＲｉ ｋ ｔ ｏ ｙ ａ ｘ ａ ｄ ｄ Ｌ ｔｉ ｇ ｒｔ ｅ ｒ ｙ ｈ ｌｃｒ ｎ ｃ ｓ ｅ
第 ５卷 １
第 ３期
中山大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ａ Ｔ Ｓ Ｉ Ｎ Ｉ Ｒ Ｍ Ｎ Ｔ Ｒ Ｌ Ｕ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｔ Ｓ Ｓ Ｎ Ａ Ｓ Ｎ ＣＡ ＣＥ ＴＡ Ｕ Ａ Ｕ Ａ Ｉ Ｍ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＡ Ｉ Ｕ Ｙ Ｔ Ｅ Ｉ
Ｖ０． Ｎｏ ３ １５１ ．
Ｍ． ２ ２ ｄ ｖ ０１
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关键 词 ：铜氧化物高温超导体，电子比热容，线性比热系数， 赝隙
中图分类 号 ：Ｏ １． 文 献标 志码 ：Ａ ５１２
文章编 号 ： ５９— ５９（０２ ３— ０７ ０ ０２ ６７ ２１ ）０ ００ — ６
Ｔｈ ｅ ｔｏ ｉ ｐ ｃｆｃ Ｈｅ ｔｉ Ｈｉｈ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｐ ａ ｅ Ｓ ｐ ｒ ｏ ｕ ｔ ｒ ｅ Ｅｌｃｒ ｎ ｃ Ｓ ｅ ｉ ａ ｎ ｇ Ｔｅ ｅ ａ ｕ ｅ Ｃｕ ｒ ｔ ｕ ｉ ｅ ｃ ｎｄ ｃｏ ｓ
给 出了高 温超 导体在 正 常态 已形 成某 种 电子束缚 态
的间接证明。另外 １９ ９ ６年 Ｌｅｅ 等 利用角分辨 ｏｓ ｒ
光 电子发 射谱 （ Ｒ Ｅ ） 在 Ｂ－２ ２弱 掺杂 样 品 的 Ａ ＰＳ ｉ １ ２ 正 常态 中 ，直 接观 测到谱 权重 的转 移 ，这是 在正 常 态 中赝 隙存 在 的直 接证 据 。近 年来 又有一 些研 究人 员在 Ｂ一２ １ ｉ ２３和 Ｌ２４，Ｙ ２ ｉ ０ ，Ｂ一 ２ ２ ２ ａ１ １３等材 料 中观
ｃ ｃｈ ａ ｃｅ ｉｉ ｔ Ｔ ｓ ｖ ｌ ｔ ｎ ｌｔ ｄｖｄ ａ ｙ ｈ ｓｌ ｄｃｔｄｔａ ｔｅｐｅ ｄ —ａ ｉ ｅｔ ｏｆｃ ｎ ｉ ｆ ｆ ｅ （ ）ｉ ｅａ ａｅ ａ ｄｐｏ ｄｉ ｉ ｕ ｌ ．Ｔ ｅｒ ｕｔ ｉ ｉ ｅ ｔｈ ｓｕ ｏｇｐ ｕ ｄ ｅ ｎ ｉ ｌ ｅ ｓｎ ａ ｈ
电子浓 度体 系的电子 比热 容及 线性 比热 系数 ，描绘 出线性 比热 系数随温度 Байду номын сангаас变化 曲线 。电子 线性 比热 系数 的计 算 结果 表明 ，在 Ｎ ｚ ｒｓ ｃｍ ｔＲｎ ｏｉ ｅ— ｈ ｉ—ｉｋ理论和推广 的 Ｌ ｔｎｅ 理论框架下 ，铜氧化物高温超导体 中产生赝隙 。 ｅ Ｓ ｔ ｕｔ ｇｒ ｉ
理 解 超 导 现 象 ，有 两 个 著 名 的 理论 ：Ｂ ｒｅｎ ａｄｅ Ｃ ｏｅ ｃｒｆ ｒ（ Ｃ ） 理 论 和 玻 色一 因 斯 坦 凝 ｏｐｒ ｈｉｆ Ｂ Ｓ Ｓ ｅｅ 爱 聚。Ｂ Ｓ理 论是 弱耦合 超 导理论 ，在 常规 低温 超 导 Ｃ 电性 的描 述 中取 得 了 巨大 成 功 。 由 于 Ｂ Ｓ理论 是 Ｃ
２１ ０ ２年 ５月
铜氧化物高温超 导体 的 比热容
李 贞姬 ，王 涛 ，谭 一 丹 Ｊ 、
（ 南方 医科 大学生物 医学工程 学 院 ，广 东 广 州 ５０ １） １５５
摘 要 ：基于Ｎ ｚ ｒ — ｈ ｉ Ｒｎ 的强耦合超导理论和推广的Ｌｔ ｇ 理论，文中分别计算了低电子浓度和高 ｏ ｅ ｓ ｃｍｔ ｉ ｉｅＳ ｔ ｋ — ｕｉ ｅ ｔ ｒ ｎ
Ｌ ｈｎ ， Ａ Ｇ Ｔ ｏ Ａ ｉｏ ａ Ｉ ｅ ｉＷ Ｎ ａ ，Ｔ Ｎ Ｘ ａ ｄ ｎ Ｚ ｊ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｉｍ ｄ ａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｓ ｕｈｒ ｄｃｌ ｎｖｒｉ ， ｕｎ ｚｏ ５ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｂｏ ｅ ｉ ｌ ｎ ｉ ｅｉ ， ｏ ｔｅｎＭｅｉａ Ｕ ｉ ｓｙ Ｇ ａｇｈｕ５ Ｃ ｉａ ｃ ｎ ｎ ｅ ｔ １ １ ０ ５