晶界阻碍高温超导体内电流流动

2010-6-30 00:00 来源: 科技日报
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  美国佛罗里达大学物理学教授彼得·赫希菲尔德和5位其他机构的研究人员表示,晶界(grain boundaries)是阻碍高温超导体内电流流动的原因。相关文章刊登在《自然·物理》杂志网站上。 

  当20世纪80年代末首次发现高温超导体后,科学家便认为高温超导体将给人类带来效率极高的磁悬浮列车和其他革命性的技术。然而,科学家的预期并没有得以实现。在题为“晶界如何限制高温超导体内超导电流”的文章中,赫希菲尔德和同事首次精确地阐述了陶瓷高温超导体的原子结构是如何阻碍电流流动的。

  高温超导陶瓷导线由一排排原子组成。然而,在排列时,每排原子间存在着微小的晶格歪斜。这如同一张方格纸与另一张方格纸叠加时,纵横线没有完美对齐那样。在原子排相交的地方,电荷会出现堆积团,从而阻断电流的自然流动。超导体中分离原子排的晶界阻扰电流的观点,首次恰当地表述了超导体难以实现其潜能这一困扰实验物理学家20多年的现象。  

  在研究中,赫希菲尔德和同事的主要贡献是构思和创立了与观察非常吻合的数学模型。他表示,他们获得了抽象化的单晶界理论模型,该模型能够应用于所有这样的晶界结构。  

  赫希菲尔德同时表示,虽然他们的理论模型为研究人员解释过去和未来的实验结果提供了更好的手段,但是该模型却不能帮助找到消除晶界阻碍电流流动的途径。然而,研究人员希望他们的模型在今后能够促使人们开发出晶界限制性小些的高温超导体,从而让人们朝着实现超导体潜能的方向更进一步。