优秀成果报告浅析超导体邱屿.docVIP

四川省泸县第五中学 优 秀 课 题 成 果 报 告 活动名称：浅析超导体 高一21班第1小组 2013-12-10 活动名称：农村的风俗习惯 【研究人员】：高一21班第1小组，组长：邱屿 组员：何涛 邱屿 卢逸凡 【课题的来源】 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林—昂内斯称之为超导态。由于这一发现他获得了1913年诺贝尔奖。 为了证实（超导体）电阻为零，科学家将一个铅制的圆环，放入温度低于Tc=7.2K的空间，利用电磁感应使环内激发起感应电流。结果发现，环内电流能持续下去，从1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在两年半的时间内的电流一直没有衰减，这说明圆环内的电能没有损失。 【目的意义】 确定超导体的用途，制作过程，由来 在活动中，培养学生综合运用劳动、美术、计算机信息技术、语文、数学等学科知识的能力，充分发挥本学科的综合性特点，提高学生的综合能力； 通过对超导体的调查了解活动，培养学生收集、分析、处理信息的能力。 因为大量的活动要在校外进行，在活动中发展学生的人际交往的能力； 学生通过参与小组活动，既有分工又有合作，培养学生的协作精神和团队意识，增强学生与人合作的能力。 【活动过程】 一、决定上网查阅，查询教科书等 二、本组人员马上拟定出活动计划与步骤： 三、具体过程： 首先，我们在老师的帮助下，我们把小组为了几个部分，一部分去图书室查资料，一部分去实际调查，还有一些去上网查资料。 其次因为资料并非我们想象中的那样，在此过程中我们也遇到了很多困难，资料在同组同学团结一致，推翻千难万阻的情况下，大家最终还是查到了 再最后，通过老师的帮助，及同学们的全力配合之下，我们终于对这10个多月的活动得出了一个满意结果。我们小组全体同学找到了很多关于超导体的资料和图片，在全班活动汇报中给同学们图文并茂的介绍了这些资料，使同学们都不得不佩服我们： 一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体。零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。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－氧系材料上把临界超导温度提高到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－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K（﹣150.15）。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。 来自德国、法国和俄罗斯的科学家利用中子散射技术，在高温超导体的一个成员单铜氧层Tl2Ba2CuO6+δ中观察到了所谓的磁共振模式，进一步证实了这种模式在高温超导体中存在的一般性。该发现有助于对铜氧化物超导体机制的研究。 高温超导体具有更高的超导转变温度（通常高于氮气液化的温度），有利于超导现象在工业界的广泛利用。高温超导体的发现迄今已有16年，而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究，却仍处于相当“初级”的阶段。这一点不仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导体的特性，更反映在缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“本征”实验现象。本期Science所报道的结果意味着中子散射领域里一个长期存在的困惑很有可能得到解决。 ??超导体原料 早在1991年，法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3O6+δ超导体单晶中发现了一个微弱的磁性信号。随后的实验证明，这种信号仅在超导体处于超导状态时才显著增强并被称为磁共振模式。这个发现表明电子的自旋以某种合作的方式产生一种集体的有序运动，而这是常规超导体所不具有的。这种集体运动有可能参与了电子的配对，并对超导机制负责，其作用类似于常规超导体内引起电子配对的晶格振动。但是，在另一个超导体La2－xSrxCuO4+δ（单铜氧层）中，却无法观察到同样的现象。这使物理学家怀疑这种磁共振模式并非铜氧化物超导体的普遍现象。1999年，在Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶上也观察到了这种磁共振信号。但由于Bi2Sr2CaCu2O8+δ与YBa2Cu3O6+δ一样，也具有双铜氧层结构，关于磁共振模式是双铜氧层的特殊表征还是“普遍”现象的困惑并未得到彻底解决。 理想的候选者应该是典型的高温超导晶体，结构尽可能简单，只具有单铜氧层。困难在于，由于中子与物质的相互作用很弱，只有足够大的晶体才可能进行中子散射实验。随着中子散射技术的成熟，对晶体尺寸的要求已降低到0.1cm萀量级。晶体生长技术的进步，也使Tl2Ba2CuO6+δ单晶体的尺寸进入毫米量级，而它正是一个理想的候选