高Tc超导电性产生的机理

高Tc超导电性产生的机理

陈羽陈超易翔

在1911年，荷兰莱登实验室的卡莫林•昂尼斯发现纯汞在4.2K失去电阻，即超导电性，这一划时代的发现立即在世界范围内引起了凝聚态物理，理论物理，材料科学等领域的研究热潮。由此发现很多的元素，合金等都具有超导性。然而近半个世纪无数科学家的努力，超导转变温度最高为23.15K，物质是Nb3Ge。

根据由Bardeen，Cooper，Schrieffer三人建立的微观电声子理论，科学家推断，超导转变温度不可能超越30K。

在发现超导现象相隔75年后，又一划时代的发现被贝德诺茨和米勒实现。两个研究者第二年便获得诺贝尔奖。正是他们的发现才开创了从他们那时到今天的热情不减的超导相关研究。

他们的发现是，在通常情况下类似陶瓷的绝缘体在30K左右没有了电阻。这不仅在超导研究上具有里程碑的意义，更重要随着研究进展，液氮温区的铜氧化物超导材料也被华人和华裔和其他科学家发现。随着研究的深入，超导材料的类别和数量急骤增加，超导转变温度也不断被刷新。

然而超导研究中实际转变温度早已超越30K，而且确定部份超导超导转弯温度大于30K超电性机理是电声子机制。

在最近的研究中，一个虽明显而又简洁但十分重要，结论被提出来。这一结论便是超导材料的分类方法，历来分类方法在科学研究中都不仅是研究的基础，也是研究的分水岭，在生物学，病理学，历史学等都有核心作用。

超导材料新的分类方法以元素结合的方式将以组成复杂，性质差异巨大的十分繁杂而种类繁多的材料分成了两类：金属键超导材料和化学键超导材料。

通过分类方法可以清楚的知道，高温超导材料全是化学键超导材料，既然是化学键超导材料，那么化学中化学键理论自然可以用来研究分析这类材料的相

关性质。

在化学键化合物中，元素与元素相结合的物质体系，元素的电子被分为成键电子和非成键电子，这些成键电子和非成键电子在超导电性中的角色和作用是不同的，如图1所示。

图1

这样正是由于成键电子和非成键电子在超导电性中的作用不同才使高温超导材料的超导转变温度具有较高的值。

这是对于成键电子而言，μ

成键电子>λ成键电子，μ为库仑作用常数，λ为电声

子关联常数，致使晶格稳定；而对非成键电子而言，μ

非成键电子<λ非成键电子，为高的超导电性的产生形成必要条件。