Home » 技術支援 » 超導體歷史的介紹

超導體歷史的介紹

上週韓國的研究團隊發表了一篇有關常溫超導體的論文,意外掀起了全球熱超導的熱潮,今天我們也來趁一下熱度,介紹一下超導體的歷史吧

為甚麼超導體那麼讓人期待

超導體是一種令人驚嘆的物理現象,它在特定條件下能夠表現出零電阻和完全排斥磁場的性質。(意思即是在電流傳輸的過程中,只要沒有人為的介入,電流能實現永不衰減,免除所有輸電線路傳輸損耗、大幅降低發電量需求。)

這一領域的發展歷程糾纏著許多著名的科學家、重要的實驗發現和理論突破。讓我們一同探索超導體歷史的軌跡,了解它是如何從一個神秘的現象漸漸被揭示和應用的。

超導體歷史

超導體的歷史可以追溯到19世紀末。在1881年,荷蘭物理學家海克·康士坦丁·安德瑞斯·萊登(Heike Kamerlingh Onnes)成功地將氦冷卻到接近絕對零度(-273.15°C或0K)。在接近絕對零度的低溫環境下,萊登意外地觀察到某些金屬的電阻突然消失了,這是超導體現象的首次發現。萊登繼續深入研究,發現這種現象並不僅僅局限於金屬,還包括一些化合物和合金。

然而,超導體的奧秘並未在當時被充分理解。直到1933年,瑞士物理學家瓦爾特·迪斯尼(Walter Meissner)和羅伯特·奧肯貝爾(Robert Ochsenfeld)合作提出了著名的迪斯尼-奧肯貝爾效應,這一效應揭示了超導體對磁場的排斥作用,也就是所謂的「迪斯尼效應」。這項發現不僅豐富了對超導體的理解,還為後來的超導體應用提供了基礎。

隨著對超導體的研究深入,科學家們開始努力解釋超導體現象的本質。1957年,約翰·巴登(John Bardeen)、雷納德·庫珀(Leon Cooper)和羅伯特·舍里佩尔(Robert Schrieffer)提出了著名的BCS理論,該理論解釋了超導體電子配對的機制。BCS理論成為了理解低溫超導體行為的重要框架,並為超導體研究奠定了理論基礎。

然而,早期的超導體只能在極低溫下才能表現出超導現象,這限制了它們的實際應用。直到1986年,高溫超導的發現引起了科學界的轟動。由於研究團隊包括瑞士物理學家喬治·貝德納、德國物理學家K·亞歷山大·穆勒(K. Alex Müller)和美國物理學家J·喬治·貝德納(J. Georg Bednorz),他們發現了銅氧化物類的化合物可以在相對較高的溫度下實現超導。這一突破意味著超導體可能不再僅限於極低溫環境,而有望在更實際的應用中發揮作用。

自那時以來,高溫超導體的研究取得了長足的進展。科學家們發現了多種高溫超導材料,並且逐步解開了高溫超導的一些謎團。這些材料在液態氮的溫度下就能實現超導,這為超導技術的應用提供了更多可能性,例如在電力傳輸、磁 levitation(磁懸浮)和電子元件等領域。

超導體的應用正在不斷擴展。在電力傳輸方面,超導線材的使用可以大大減少電流傳輸時的能量損耗,提高能源的利用效率。此外,超導磁體在核磁共振成像(MRI)等醫學診斷技術中扮演著重要角色,並且在科學研究、加速器和量子計算等領域也有著潛在的應用前景。

總結來說,超導體歷史的發展經歷了從早期的現象觀到後期的實現落地。

常溫超導體令人期待的原因

呼應前文所說,常溫超導體之所以備受關注及期待的原因一是因為現有的超導體都需在極端溫度下才能產生與發揮作用,使的真的要使用它的難度增加,而如果有常溫超導出現的話將有可能改變我們現在的科技進程。進入一個全新的超導時代。

Scroll to Top