巨磁阻效應實驗裝置

⑴ 不斷論證沒有發生的事情最後得到證實是什麼效應

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• 拉曼效應

  編輯討論

本詞條由「科普中國」科學網路詞條編寫與應用工作項目審核 。

拉曼效應(Raman scattering)，也稱拉曼散射，1928年由印度物理學家拉曼發現，指光波在被散射後頻率發生變化的現象。1930年諾貝爾物理學獎授予當時正在印度加爾各答大學工作的拉曼（Sir Chandrasekhara Venkata Raman，1888——1970），以表彰他研究了光的散射和發現了以他的名字命名的定律。

• 中文名

• 拉曼效應

• 外文名

• Ramanscattering

• 別稱

• 拉曼散射

• 提出者

• 拉曼

• 提出時間

• 1928

• 應用學科

• 物理

目錄

• 1概述

• 2發現之旅

• 3研究過程

• ▪拉曼光譜

• ▪典型應用

• ▪物理學原理

• ▪拉曼貢獻

• 4相關信息

概述

編輯

1930年諾貝爾物理學獎授予當時正在印度加爾各答大學工作的拉曼（SirChandrasekhara Venkata Raman，1888——1970年），以表彰他研究了光的散射和發現了以他的名字命名的定律。

在光的散射現象中有一特殊效應，和X射線散射的康普頓效應類似，光的頻率在散射後會發生變化。「拉曼散射」是指一定頻率的激光照射到樣品表面時，物質中的分子吸收了部分能量，發生不同方式和程度的振動（例如：原子的擺動和扭動，化學鍵的擺動和振動），然後散射出較低頻率的光。頻率的變化決定於散射物質的特性，不同種類的原子團振動的方式是獨一的，因此可以產生特定頻率的散射光，其光譜就稱為「指紋光譜」，可以照此原理鑒別出組成物質的分子的種類。這是拉曼在研究光的散射過程中於1928年發現的。在拉曼和他的合作者宣布發現這一效應之後幾個月，蘇聯的蘭茲伯格（G.Landsberg）和曼德爾斯坦（L.Mandelstam）也獨立地發現了這一效應，他們稱之為聯合散射。拉曼光譜是入射光子和分子相碰撞時，分子的振動能量或轉動能量和光子能量疊加的結果，利用拉曼光譜可以把處於紅外區的分子能譜轉移到可見光區來觀測。因此拉曼光譜作為紅外光譜的補充，是研究分子結構的有力武器。

發現之旅

編輯

1921年夏天，航行在地中海的客輪「納昆達」號（S.S.Narkunda）上，有一位印度學者正在甲板上用簡易的光學儀器俯身對海面進行觀測。他對海水的深藍色著了迷，一心要研究海水顏色的來源。這位印度學者就是拉曼。他正在去英國的途中，是代表了印度的最高學府——加爾各答大學，到牛津參加英聯邦的大學會議，還准備去英國皇家學會發表演講。這時他才33歲。對拉曼來說，海水的藍色並沒有什麼稀罕。他上學的馬德拉斯大學，面對本加爾（Bengal）海灣，每天都可以看到海灣里變幻的海水色彩。事實上，他早在16歲（1904年）時，就已熟悉著名物理學家瑞利用分子散射中散射光強與波長四次方成反比的定律（也叫瑞利定律）對蔚藍色天空所作的解釋。不知道是由於從小就養成的對自然奧秘刨根問底的個性，還是由於研究光散射問題時查閱文獻中的深入思考，他注意到瑞利的一段話值得商榷，瑞利說：「深海的藍色並不是海水的顏色，只不過是天空藍色被海水反射所致。」瑞利對海水藍色的論述一直是拉曼關心的問題。他決心進行實地考察。於是，拉曼在啟程去英國時，行裝里准備了一套實驗裝置：幾個尼科爾棱鏡、小望遠鏡、狹縫，甚至還有一片光柵。望遠鏡兩頭裝上尼科爾棱鏡當起偏器和檢偏器，隨時都可以進行實驗。他用尼科爾棱鏡觀察沿布儒斯特角從海面反射的光線，即可消去來自天空的藍光。這樣看到的光應該就是海水自身的顏色。結果證實，由此看到的是比天空還更深的藍色。他又用光柵分析海水的顏色，發現海水光譜的最大值比天空光譜的最大值更偏藍。可見，海水的顏色並非由天空顏色引起的，而是海水本身的一種性質。拉曼認為這一定是起因於水分子對光的散射。他在回程的輪船上寫了兩篇論文，討論這一現象，論文在中途停靠時先後寄往英國，發表在倫敦的兩家雜志上。[1]

研究過程

編輯

拉曼1888年11月7日出生於印度南部的特里奇諾波利。父親是一位大學數學、物理教授，自幼對他進行科學啟蒙教育，培養他對音樂和樂器的愛好。他天資出眾，16歲大學畢業，以第一名獲物理學金獎。19歲又以優異成績獲碩士學位。1906年，他僅18歲，就在英國著名科學雜志《自然》發表了論文，是關於光的衍射效應的。由於生病，拉曼失去了去英國某個著名大學作博士論文的機會。獨立前的印度，如果沒有取得英國的博士學位，就沒有資格在科學文化界任職。但會計行業是例外，不需先到英國受訓。於是拉曼就投考財政部以謀求職業，結果獲得第一名，被授予總會計助理的職務。拉曼在財政部工作很出色，擔負的責任也越來越重，但他並不想沉浸在官場之中。他念念不忘自己的科學目標，把業余時間全部用於繼續研究聲學和樂器理論。加爾各答有一所學術機構，叫印度科學教育協會，裡面有實驗室，拉曼就在這里開展他的聲學和光學研究。經過十年的努力，拉曼在沒有高級科研人員指導的條件下，靠自己的努力作出了一系列成果，也發表了許多論文。1917年加爾各答大學破例邀請他擔任物理學教授，使他從此能專心致力於科學研究。他在加爾各答大學任教十六年期間，仍在印度科學教育協會進行實驗，不斷有學生、教師和訪問學者到這里來向他學習、與他合作，逐漸形成了以他為核心的學術團體。許多人在他的榜樣和成就的激勵下，走上了科學研究的道路。其中有著名的物理學家沙哈（M.N.Saha）和玻色（S.N.Bose）。這時，加爾各答正在形成印度的科學研究中心，加爾各答大學和拉曼小組在這裡面成了眾望所歸的核心。1921年，由拉曼代表加爾各答大學去英國講學，說明了他們的成果已經得到了國際上的認同。

拉曼返回印度後，立即在科學教育協會開展一系列的實驗和理論研究，探索各種透明媒質中光散射的規律。許多人參加了這些研究。這些人大多是學校的教師，他們在休假日來到科學教育協會，和拉曼一起或在拉曼的指導下進行光散射或其它實驗，對拉曼的研究發揮了積極作用。七年間他們共發表了大約五六十篇論文。他們先是考察各種媒質分子散射時所遵循的規律，選取不同的分子結構、不同的物態、不同的壓強和溫度，甚至在臨界點發生相變時進行散射實驗。1922年，拉曼寫了一本小冊子總結了這項研究，題名《光的分子衍射》，書中系統地說明了自己的看法。在最後一章中，他提到用量子理論分析散射現象，認為進一步實驗有可能鑒別經典電磁理論和光量子碰撞理論孰是孰非。

1923年4月，他的學生之一拉瑪納桑（K.R.Ramanathan）第一次觀察到了光散射中顏色改變的現象。實驗是以太陽作光源，經紫色濾光片後照射盛有純水或純酒精的燒瓶，然後從側面觀察，卻出乎意料地觀察到了很弱的綠色成份。拉瑪納桑不理解這一現象，把它看成是由於雜質造成的二次輻射，和熒光類似。因此，在論文中稱之為「弱熒光」。然而拉曼不相信這是雜質造成的現象。如果真是雜質的熒光，在仔細提純的樣品中，應該能消除這一效應。

在以後的兩年中，拉曼的另一名學生克利希南（K.S.Krishnan）觀測了經過提純的65種液體的散射光，證明都有類似的「弱熒光」，而且他還發現，顏色改變了的散射光是部分偏振的。眾所周知，熒光是一種自然光，不具偏振性。由此證明，這種波長變化的現象不是熒光效應。

拉曼和他的學生們想了許多辦法研究這一現象。他們試圖把散射光拍成照片，以便比較，可惜沒有成功。他們用互補的濾光片，用大望遠鏡的目鏡配短焦距透鏡將太陽聚焦，試驗樣品由液體擴展到固體，堅持進行各種試驗。

與此同時，拉曼也在追尋理論上的解釋。1924年拉曼到美國訪問，正值不久前A.H.康普頓發現X射線散射後波長變長的效應，而懷疑者正在挑起一場爭論。拉曼顯然從康普頓的發現得到了重要啟示，後來他把自己的發現看成是「康普頓效應的光學對應」。拉曼也經歷了和康普頓類似的曲折，經過六七年的探索，才在1928年初作出明確的結論。拉曼這時已經認識到顏色有所改變、比較弱又帶偏振性的散射光是一種普遍存在的現象。他參照康普頓效應中的命名「變線」，把這種新輻射稱為：「變散射」（modified scattering）。拉曼又進一步改進了濾光的方法，在藍紫濾光片前再加一道鈾玻璃，使入射的太陽光只能通過更窄的波段，再用目測分光鏡觀察散射光，竟發現展現的光譜在變散射和不變的入射光之間，隔有一道暗區。

就在1928年2月28日下午，拉曼決定採用單色光作光源，做了一個非常漂亮的有判決意義的實驗。他從目測分光鏡看散射光，看到在藍光和綠光的區域里，有兩根以上的尖銳亮線。每一條入射譜線都有相應的變散射線。一般情況，變散射線的頻率比入射線低，偶爾也觀察到比入射線頻率高的散射線，但強度更弱些。

不久，人們開始把這一種新發現的現象稱為拉曼效應。1930年，美國光譜學家武德（R.W.Wood）對頻率變低的變散射線取名為斯托克斯線；頻率變高的為反斯托克斯線。

拉曼光譜

當光照射到物質上時會發生散射，散射光中除了與激發光波長相同的彈性成分（瑞利散



• 金尚忠，周文，張在宣等.光纖拉曼散射效應及其應用研究．《激光與紅外》，2002

• 張曉丹，趙穎，朱鋒，魏長春等.VHF-PECVD低溫制備微晶硅薄膜的拉曼散射光譜和光發射譜研究．《物理學報》，2005

• 劉建勝，劉晶儒，張振榮等.利用拉曼散射測量燃燒場的組分濃度及溫度．《光學學報》，2000

• 柯惟中，吳緘中.氨基酸在銀膠溶液中的表面增強拉曼效應．《光譜學與光譜分析》，2004

• 李耀群，黃賢智，陳國珍.恆能量同步熒光法和恆能量同步導數熒光法克服拉曼散射干擾．《科學通報》，1991

⑵ 哪些材料能夠產生巨磁電阻效應

1,在摻雜鈣鈦礦型錳氧化物R1-xAxMnO3中發現巨磁電阻（GMR），
其中1989年在摻雜鈣鈦礦型錳氧化物R1-xAxMnO3（其中A為二價鹼土金屬離子，如Ca2+、Sr2+、Ba2+等，R為三價稀土金屬離子，如La3+、Pr3+、Tb3+、Sm3+等）中發現巨磁電阻（GMR），由於其在磁記錄、磁感測器等方面潛在的應用前景，以及金屬-絕緣體相變等所涉及的強關聯效應，使該類化合物吸引了物理學界的廣泛注意。
2,鈣鈦礦型錳氧化物La1-xCaxMnO3具有較大的磁熱效應
七十年代末至八十年代初，人們在半導體材料以及順磁材料中發現了由量子相干效應（由於無序而加強的載流子庫侖相互作用）導致的正磁電阻，並建立了一套基於無序的理論來解釋所觀察到的實驗現象。去年, Manyala在Fe1-XCoXSi中首次觀察到鐵磁材料中的由量子相干效應導致的正磁電阻。另一方面，人們又在1997年首次發現鈣鈦礦型錳氧化物La1-xCaxMnO3具有較大的磁熱效應後[40,41]，鈣鈦礦型錳氧化物的磁熱效應引起了人們的注意。
3,La07Pb03MnO3單晶樣品的由量子相干效應導致的正磁電阻效應、A05Sr05MnO3 (A= Pr, Nd) 的巨磁熱效應、多晶鋅鐵氧體和多晶NiXFe1-XS的巨磁電阻效應

⑶ 磁阻效應實驗的實驗結論，或者相關的討論

巨磁阻現象是指樣品的電阻在很弱的外加磁場下會具有很大的變化。法國的Albert Fert及德國的Peter Grünberg在1980年代分別獨立利用鐵鉻多層膜技術來產生巨磁阻效應，分別產生了50%及10%的磁阻變化。到了1988年，由M. N. Baibich等人在鐵鉻多層膜系統中使這個系統的的電阻在2T的磁場下變為兩倍，取得了重大突破。

巨磁阻現象可以利用下面的模型來幫助了解。假設我們有兩層磁性物質中間夾著一層非磁性物質。如果兩層磁性物質的磁化方向相同，當通過一束電子自旋方向跟磁性物質相同平行的電流時，基本上電子可以容易的通過。但是如果兩層磁性物質的磁化方向相反，自旋與跟第一層磁化方向平行的電子可以順利通過第一層，卻會被第二層相反磁性方向的磁性物質所散射，因此通過的電流便會減少，也就是電阻會上升。因此利用電流的升降，可以定義邏輯訊號的0與1，進而發展各式各樣的磁記錄系統。

MR讀磁頭的構造

這個現象用來讀取磁性記錄裝置特別有用，當記錄數據所需的扇區隨著技術的發達而越來越小而能夠在單位面積下容納更多的數據，相對的讀寫頭也要隨之縮小才能增加讀取效率。但是縮小的扇區同時也表示磁場的訊號會減弱，這時便顯出巨磁阻物質的重要性。因為巨磁阻物質可以將磁性方法記錄的訊號，以不同的電流大小輸出。盡管磁場很小，但是還是可以產生足夠的電流變化。因此可以大幅提高數據儲存的密度。

⑷ 磁學和磁性材料國家重點實驗室的課題

課 題名稱 編 號 負責人 起止時間 項目類別 1. 磁性隧道結材料、物理及器件研 2002CB610601 韓秀峰
詹文山 2002-2006 973 (a) 2. 自旋電子材料的顯微結構表徵科學 2002CB610605 成昭華 2002-2006 973 (a) 3. 基於自旋和量子效應的磁和半導體納米存儲與邏輯器件的研究 2006CB932200 韓秀峰 2006-2010 973 (a) 4. 稀土-過渡族金屬間化合物的室溫巨磁熵變研究 2006CB601101 沈保根 2006-2010 973 (a) 5. 超高壓下的新型3d族氧化物的磁輸運 2005CB724402 李慶安 2006-2010 973 (b) 6. 磁隨機存儲器件的基礎性研究 KJCX1-SW-07-01 韓秀峰 2002-2006 院創新重大(a) 7. 北京散裂中子源BSNS前期預制研究 馮稷 2005-2007 院創新方向性項目(a) 8. 過渡金屬氧化物中的巨磁電阻及其復雜的物理相圖的實驗研究 孫陽 2005-2007 院優博論文
專項資金 9. 鈣鈦礦結構氧化物中的超大磁電阻效應及相關物性 孫陽 2005-2007 百人計劃
（a） 10. 具有高磁場靈敏度的磁性隧道結及其線性輸出磁敏感測器的研究 2006DFA01900 韓秀峰 2006-2009 科技部中愛國際合作項目(a) 11. 納米接觸磁電阻材料及其自旋電子輸運性質的研究 10274103 韓秀峰 2004-2007 國家基金委中愛國際合作項目(a) 12. 雙勢壘磁性隧道結的微制備及其自旋晶體管的應用基礎研究 50528101 韓秀峰
張曙豐 2006-2008 國家基金委
海外傑出青年基金 (a) 13. 新一代稀土永磁薄膜材料 50331030 成昭華 2004-2007 國家基金委
重點基金 (b) 14. 摻雜Mott絕緣體中自旋-電荷-軌道耦合與奇異電子態研究 10334090 孫繼榮 2004-2007 國家基金委
重點基金 (b) 15. 新型磁致伸縮材料的合金化和微觀機制研究 50531010 吳光恆 2006-2009 國家基金委
重點基金（b） 16. 無機非金屬類磁性材料 50225209 孫繼榮 2003-2006 國家基金委
傑出青年基金 (a) 17. 金屬磁性材料 50325104 韓秀峰 2004-2007 國家基金委
傑出青年基金 (a) 18. 微小磁性圖型納米磁結構的磁力顯微學(MFM)研究 10374110 韓寶善 2004-2006 國家基金委
面上基金 (a) 19. 錳氧化物晶格自旋結構及動力學的中子散射研究 10375088 王芳衛 2004-2006 國家基金委
面上基金 (a) 20. 強制高有序合金磁性材料的研究 50371101 吳光恆 2004-2006 國家基金委
面上基金 (a) 21. 雙自旋過濾和自旋極化隧道結的共振隧穿 50371102 趙見高 2004-2006 國家基金委
面上基金 (a) 22. 納米氧化層原子擴散阻擋勢壘的微結構與磁交換作用 50471055 蔡建旺 2005-2007 國家基金委
面上基金 (a) 23. CoNiFeGa四元磁場可控超彈性單晶的研究 50471056 陳京蘭 2005-2007 國家基金委
面上基金 (a) 24. 低維受限體系磁性納米團簇的磁各向異性和磁矩增強效應研究 10474132 成昭華 2005-2007 國家基金委
面上基金 (a) 25. Fe基磁製冷材料磁相變得強場穆斯堡爾譜的研究 10475111 邸乃力 2005-2007 國家基金委
面上基金 (a) 26. 錳氧化物基p-n異質結磁場效應研究 10474133 孫繼榮 2005-2007 國家基金委
面上基金 (a) 27. 具有大振盪隧穿磁電阻的磁隧道結的制備及其振盪機制 50471054 朱 濤 2005-2007 國家基金委
面上基金 (a) 28. 半金屬及非晶磁性金屬復合隧道結的微制備與物理研究 10574156 韓秀峰 2006-2008 國家基金委
面上基金(a) 29. 分子磁體的中子散射和Mn12量子調控的研究 10505029 何倫華 2006-2008 國家基金委
面上基金 (a) 30. 稀土-Fe/Mn基室溫大磁熵變材料的磁性和磁熱效應研究 50571112 沈保根 2006-2008 國家基金委
面上基金 (a) 31. 馬氏體相變中的非均勻原子團簇散射磁電阻研究 50571113 吳光恆 2006-2008 國家基金委
面上基金

⑸ 什麼是巨磁電阻效應的兩電流模型

巨磁阻效應是一種量子力學和凝聚態物理學現象，磁阻效應的一種，可以在磁性材料和非磁性材料相間的薄膜層（幾個納米厚）結構中觀察到。這種結構物質的電阻值與鐵磁性材料薄膜層的磁化方向有關，兩層磁性材料磁化方向。

電子除攜帶電荷外，還具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行於外磁場兩種可能取向。

在過渡金屬中，自旋磁矩與材料的磁場方向平行的電子，所受散射幾率遠小於自旋磁矩與材料的磁場方向反平行的電子。總電流是兩類自旋電流之和;總電阻是兩類自旋電流的並聯電阻，這就是所謂的兩電流模型。

(5)巨磁阻效應實驗裝置擴展閱讀

巨磁阻效應在高密度讀出磁頭、磁存儲元件上有著廣泛的應用，巨磁阻物質中電流的增大與減小，可定義為邏輯信號的0與1，實現對磁性存儲裝置的讀取；將存儲的數據以不同大小的電流進行輸出時，即使磁場很微弱也能產生足夠的電流變化以供識別，從而大幅度提高了數據存儲的密度。

巨磁阻效應具有重要的商業應用價值，已經被成功地運用於硬碟的生產，巨磁阻技術已經成為幾乎所有計算機、數碼相機和MP3播放器等的標；隹技術二巨磁電阻物質還可用於製作磁性隨機存儲器(MRAM)，巨磁阻效應可用於微弱磁場探測器。

⑹ 什麼是磁電子隨機儲存器

在當今電子和信息高新技術迅速發展的時代，各種磁電子管和電子計算機（電腦）的發展和應用是十分重要的。雖然有的磁電子管技術還處於探索研究和未來設想階段，但從電控電子管晶體管到磁控電子管晶體管，從某種意義上說也是開辟了一個新的思路和新的領域。

從電子計算機發展的歷程來看，也有相類似的情況。從20世紀40年代電子計算機出現和應用以來，電子計算機的研發工作已經有了很快很大的進步，先後經歷了電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機、大規模集成電路計算機及超大規模集成電路計算機等幾代的發展，各方面都有了很多變化。例如，在數據和信息的存儲方面，磁鼓、磁帶和磁碟等磁記錄設備一直是外存儲裝置。當然其磁記錄介質和磁頭材料、磁記錄方式（如縱向記錄和垂直記錄）等都經歷了多次的改進。內存儲裝置（也稱隨機存儲器）也經歷了多次改進，例如從磁芯存儲器、磁膜存儲器到半導體集成電路存儲器，再到半導體大規模集成電路、半導體超大規模集成電路存儲器，到今天的磁電子隨機存儲器的研發等。

什麼是磁電子隨機存儲器？它具有什麼特點呢？

磁電子隨機存儲器是目前尚處於初步探索研究的一類利用巨磁電阻效應的隨機存儲器。電阻式隨機存儲器是一個全新的概念，目前國際上的相關研究處於起步階段，中國的研究工作也在逐步展開。目前提出的有多層膜型巨磁電阻隨機存儲器和磁隧穿型巨磁電阻隨機存儲器。數字信息的「1」或「0」是用巨磁電阻的高或低來表示的，而巨磁電阻的高低則由這巨磁電阻輸出電壓的高低來測量。

首先我們來認識多層膜型巨磁電阻存儲器的一個存儲單元。它由一個多層膜巨磁電阻單元及輸入數字信息的寫入線（層）和輸出數字信息的讀出線（層）構成。數字信息「1」或「0」是由存儲單元的高電阻態或低電阻態來表現的，也就是由釘扎鐵磁層與自由鐵磁層中原子磁矩是互相反平行或平行狀態所決定，而讀出線（層）所讀出的脈沖電壓的高或低就表示「1」或「0」的數字信息。當然這不過是多層膜型巨磁電阻隨機存儲器一個存儲單元的情況，由大量存儲單元構成的隨機存儲器就更為復雜。

其次來認識磁隧穿型巨磁電阻的隨機存儲器的一個存儲單元。它是由一個磁隧穿型巨磁電阻單元及輸入數字信息的電流寫入線和輸出數字信息的讀出線構成的。同多層膜型巨磁電阻存儲單元的工作情況相似，數字信息「1」或「0」也是由存儲單元的高電阻態或低電阻態來表示的，也是由絕緣層兩邊的鐵磁層中原子磁矩是互相反平行或平行狀態所決定，讀出線（層）的輸出電壓的高或低就表示「1」或「0」的數字信息。它同多層膜型巨磁電阻存儲單元的主要差別是兩鐵磁層之間的弱磁層是絕緣層，因而每個單元具有較高的電阻、較高的輸出電壓、較低的輸出電流和較短的存取信息時間即較快的存取速度，存儲信息密度則同多層膜型巨磁電阻隨機存儲器相似，但弱磁絕緣層的厚度極薄，存在均勻性和工作可靠性問題。這些優缺點是需要在未來的研究和應用中加以特別注意的。

初步實驗結果表明，這種由巨磁電阻材料研製的磁電子隨機存儲器的結構較簡單，成本較低廉，存儲密度較高，存取數據時間較短，在工作電源去掉後仍能保持其所存儲的數字信息（稱為非易失性），抗強電磁輻射、抗粒子輻照和抗宇宙射線的能力都較強，因而具有許多優點。但是要使磁電子隨機存儲器從研究進入實際應用，也還有不少的問題需要解決，這也正是未來磁電子學面臨的一個重大問題。

從以上的介紹可以看出，磁電子學雖僅是磁學中一個新誕生的部分，研究時間尚短，但是它所蘊含的內容卻很豐富，已取得的應用也很多很重要，而研究和應用的前景更是十分廣闊的。

⑺ 巨磁電阻效應原理是什麼

強磁性材料在受到外加磁場作用時引起的電阻變化，稱為磁電阻效應。不論磁場與電流方向平行還是垂直，都將產生磁電阻效應。前者（平行）稱為縱磁場效應，後者（垂直）稱為橫磁場效應。一般強磁性材料的磁電阻率（磁場引起的電阻變化與未加磁場時電阻之比）在室溫下小於8％，在低溫下可增加到10％以上。已實用的磁電阻材料主要有鎳鐵系和鎳鈷系磁性合金。室溫下鎳鐵系坡莫合金的磁電阻率約1％～3％，若合金中加入銅、鉻或錳元素，可使電阻率增加；鎳鈷系合金的電阻率較高，可達6％。與利用其他磁效應相比，利用磁電阻效應製成的換能器和感測器，其裝置簡單，對速度和頻率不敏感。磁電阻材料已用於製造磁記錄磁頭、磁泡檢測器和磁膜存儲器的讀出器等。

⑻ 超導體的作用

超導體
1911年，荷蘭科學家昂內斯(Ones)用液氦冷卻汞，當溫度下降到4.2K時,水銀的電阻完全消失，這種現象稱為超導電性，此溫度稱為臨界溫度。根據臨界溫度的不同，超導材料可以被分為：高溫超導材料和低溫超導材料。但這里所說的「高溫」，其實仍然是遠低於冰點攝氏0℃的，對一般人來說算是極低的溫度。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發現，如果把超導體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，磁感應線將從超導體中排出，不能通過超導體，這種現象稱為抗磁性。經過科學家們的努力，超導材料的磁電障礙已被跨越，下一個難關是突破溫度障礙，即尋求高溫超導材料。

1973年，發現超導合金――鈮鍺合金，其臨界超導溫度為23.2K，這一記錄保持了近13年。

1986年，設在瑞士蘇黎士的美國IBM公司的研究中心報道了一種氧化物（鑭鋇銅氧化物）具有35K的高溫超導性。此後，科學家們幾乎每隔幾天，就有新的研究成果出現。

1986年，美國貝爾實驗室研究的超導材料，其臨界超導溫度達到40K，液氫的「溫度壁壘」（40K）被跨越。

1987年，美國華裔科學家朱經武以及中國科學家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上，液氮的「溫度壁壘」（77K）也被突破了。1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到125K。從1986－1987年的短短一年多的時間里，臨界超導溫度提高了近100K。

來自德國、法國和俄羅斯的科學家利用中子散射技術，在高溫超導體的一個成員單銅氧層Tl2Ba2CuO6＋δ中觀察到了所謂的磁共振模式，進一步證實了這種模式在高溫超導體中存在的一般性。該發現有助於對銅氧化物超導體機制的研究。

高溫超導體具有更高的超導轉變溫度（通常高於氮氣液化的溫度），有利於超導現象在工業界的廣泛利用。高溫超導體的發現迄今已有16年，而對其不同於常規超導體的許多特點及其微觀機制的研究，卻仍處於相當「初級」的階段。這一點不僅反映在沒有一個單一的理論能夠完全描述和解釋高溫超導體的特性，更反映在缺乏統一的、在各個不同體繫上普遍存在的「本徵」實驗現象。本期Science所報道的結果意味著中子散射領域里一個長期存在的困惑很有可能得到解決。

早在1991年，法國物理學家利用中子散射技術在雙銅氧層YBa2Cu3O6＋δ超導體單晶中發現了一個微弱的磁性信號。隨後的實驗證明，這種信號僅在超導體處於超導狀態時才顯著增強並被稱為磁共振模式。這個發現表明電子的自旋以某種合作的方式產生一種集體的有序運動，而這是常規超導體所不具有的。這種集體運動有可能參與了電子的配對，並對超導機制負責，其作用類似於常規超導體內引起電子配對的晶格振動。但是，在另一個超導體La2－xSrxCuO4＋δ（單銅氧層）中，卻無法觀察到同樣的現象。這使物理學家懷疑這種磁共振模式並非銅氧化物超導體的普遍現象。1999年，在Bi2Sr2CaCu2O8＋δ單晶上也觀察到了這種磁共振信號。但由於Bi2Sr2CaCu2O8＋δ與YBa2Cu3O6＋δ一樣，也具有雙銅氧層結構，關於磁共振模式是雙銅氧層的特殊表徵還是「普遍」現象的困惑並未得到徹底解決。

理想的候選者應該是典型的高溫超導晶體，結構盡可能簡單，只具有單銅氧層。困難在於，由於中子與物質的相互作用很弱，只有足夠大的晶體才可能進行中子散射實驗。隨著中子散射技術的成熟，對晶體尺寸的要求已降低到0.1厘米3的量級。晶體生長技術的進步，也使Tl2Ba2CuO6＋δ單晶體的尺寸進入毫米量級，而它正是一個理想的候選者。科學家把300個毫米量級的Tl2Ba2CuO6＋δ單晶以同一標准按晶體學取向排列在一起，構成一個「人造」單晶，「提前」達到了中子散射的要求。經過近兩個月散射譜的搜集與反復驗證，終於以確鑿的實驗數據顯示在這樣一個近乎理想的高溫超導單晶上也存在磁共振模式。這一結果說明磁共振模式是高溫超導的一個普遍現象。而La2－xSrxCuO4＋δ體繫上磁共振模式的缺席只是「普遍」現象的例外，這可能與其結構的特殊性有關。

關於磁共振模式及其與電子間相互作用的理論和實驗研究一直是高溫超導領域的熱點之一，上述結果將引起許多物理學家的關注與興趣。

20世紀80年代是超導電性的探索與研究的黃金年代。1981年合成了有機超導體，1986年繆勒和柏諾茲發現了一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物LaBaCuO4，其臨界溫度約為35K。由於陶瓷性金屬氧化物通常是絕緣物質，因此這個發現的意義非常重大，繆勒和柏諾茲因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。

1987年在超導材料的探索中又有新的突破，美國休斯頓大學物理學家朱經武小組與中國科學院物理研究所趙忠賢等人先後研製成臨界溫度約為90K的超導材料YBCO（釔鉍銅氧）。

1988年初日本研製成臨界溫度達110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超導體。至此，人類終於實現了液氮溫區超導體的夢想，實現了科學史上的重大突破。這類超導體由於其臨界溫度在液氮溫度（77K）以上，因此被稱為高溫超導體。

自從高溫超導材料發現以後，一陣超導熱席捲了全球。科學家還發現鉈系化合物超導材料的臨界溫度可達125K，汞系化合物超導材料的臨界溫度則高達135K。如果將汞置於高壓條件下，其臨界溫度將能達到難以置信的164K。

1997年，研究人員發現，金銦合金在接近絕對零度時既是超導體同時也是磁體。1999年科學家發現釕銅化合物在45K時具有超導電性。由於該化合物獨特的晶體結構，它在計算機數據存儲中的應用潛力將是非常巨大的。

為了證實（超導體）電阻為零，科學家將一個鉛制的圓環，放入溫度低於Tc=7.2K的空間，利用電磁感應使環內激發起感應電流。結果發現，環內電流能持續下去，從1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在兩年半的時間內的電流一直沒有衰減，這說明圓環內的電能沒有損失，當溫度升到高於Tc時，圓環由超導狀態變正常態，材料的電阻驟然增大，感應電流立刻消失，這就是著名的昂尼斯持久電流實驗。

⑼ 舉一些利用超導材料的例子

1962年，年僅20多歲的劍橋大學實驗物理研究生約瑟夫遜在著名科學家安德森指導下研究超導體能隙性質，他提出在超導結中，電子對可以通過氧化層形成無阻的超導電流，這個現象稱作直流約瑟夫遜效應。當外加直流電壓為V時，除直流超導電流之外，還存在交流電流，這個現象稱作交流約瑟夫遜效應。將超導體放在磁場中，磁場透入氧化層，這時超導結的最大超導電流隨外磁場大小作有規律的變化。約瑟夫遜的這一重要發現為超導體中電子對運動提供了證據，使對超導現象本質的認 識更加深入。約瑟夫森效應成為微弱電磁信號探測和其他電子學應用的基礎。

70年代超導列車成功地進行了載人可行性試驗。超導列車是在車上安裝強大的超導磁體，地上安放一系列金屬環狀線圈。當車輛行進時，車上的磁體在地上的線圈中感應起相反的磁極，使兩者的斥力將車子浮出地面。車輛在電機牽引下無摩擦地前進，時速可高達500千米。

1987年3月12日中國北京大學成功地用液氮進行超導磁懸浮實驗。

1987年日本鐵道綜合技術研究所的「MLU002」號磁懸浮實驗車開始試運行

1991年3月日本住友電氣工業公司展示了世界上第一個超導磁體。

1991年10月日本原子能研究所和東芝公司共同研製成核聚變堆用的新型超導線圈。該線圈電流密度達到每平方毫米40安培，為過去的3倍多，達到世界最高水準。該研究所把這個線圈大型化後提供給國際熱核聚變堆使用。這個新型磁體使用的超導材料是鈮和錫的化合物。

1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金會建造的超導船「大和」1號在日本神戶下水試航。超導船由船上的超導磁體產生強磁場，船兩側的正負電極使水中電流從船的一側向另一側流動，磁場和電流之間的洛化茲力驅動船舶高速前進。這種高速超導船直到目前尚未進入實用化階段，但實驗證明，這種船舶有可能引發船舶工業爆發一次革命，就像當年富爾頓發明輪船最後取代了帆船那樣。

1992年一個以巨型超導磁體為主的超導超級對撞機特大型設備，於美國得克薩斯州建成並投入使用，耗資超過82億美元。

1996年改進高溫超導電線的研究工作取得進展，製成了第一條地下輸電電纜。歐洲電纜巨頭皮雷利電纜公司、美國超導體公司和舊金山的電力研究所的工人，共同把6000米長的鉍、鍶、鈣、銅和氧製成的線纏繞到一根保持超導溫度的液氮的空管子上。

目前國內外的研究狀況及發展趨勢

強磁場實驗裝置是開展強磁場下物理實驗的最基本條件。建立20T以上的穩態強磁場裝置是復雜的涉及多學科和高難度的大型綜合性科學工程，其建設費用高，磁體裝置的運行費用也很高。正因為如此，目前國際上擁有20T以上的穩態磁體的強磁場實驗中心僅分布在主要的工業大國。世界上第一個強磁場實驗室於1960年建於美國的MIT。隨後，歐州的英國、荷蘭、法國和德國以及東歐和蘇聯相繼在70年代建立了強磁場實驗室。日本的強磁場實驗室建於80年代初。磁場水平由60年代的20T，提高到80年代的30T。90年代初，美國政府決定在Florida建立新的國家強磁場實驗室,日本在築波建立了新的強磁場實驗室,強場磁體技術有了長足的進步和發展，穩態磁場水平近期可望達到40-50T。

伴隨著強磁場實驗室的建立，強磁場下的物理研究也在不斷深入。量子霍爾效應的發現得到了1985年諾貝爾物理學獎。它是在20T穩態強磁場中研究金屬－氧化物－半導體場效應晶體管輸運過程時觀測到的。近年來，有關強磁場下物理工作的文章對每個強磁場實驗室來說平均每年都在上百篇，其中有很多重要的科學發現。目前的發展趨勢普遍是將凝聚態物理學領域中前沿的研究對象如高溫超導材料、納米材料、低維系統等同強磁場極端條件相結合加以研究。在Grenoble強磁場實驗室，半導體材料和半導體超晶格中的光電特性以及元激發及其互作用等是其主要的研究內容，而在美國、日本等強磁場實驗室，則側重在高溫超導材料、低維系統、強關聯電子系統、人造超晶格以及新材料等方面。同時，強磁場下的化學反應過程、生物效應等方面的研究也逐漸為人們所重視。

在中國雖有一些6T-12T的超導磁體分散在全國各地，但尚未形成一個全國性的強磁場實驗中心，我國在10T以上穩態強磁場下的系統的科學研究工作尚屬空白。為滿足國內強磁場研究工作的需要，早在1984年中國科學院數理學部就組織論證，決策在等離子體物理研究所建立以20T穩態強磁場裝置為主體的強磁場實驗室。該裝置於1992年建成並投入運行。與此同時，實驗室相繼建成了多個能滿足不同物理實驗、場強在15T左右的穩態強磁場裝置，配備了相應的輸運和磁化測量系統以及低溫系統。中國科學院院士、著名物理學家馮端先生在了解了合肥強磁場實驗室的情況後非常感慨地說：過去中國沒有強磁場條件，對有關強磁場下的物理工作連想都不敢想，現在有了強磁場條件我們應該好好的考慮考慮這方面的問題了。

超導科學研究

1.非常規超導體磁通動力學和超導機理

主要研究混合態區域的磁通線運動的機理，不可逆線性質、起因及其與磁場和溫度的關系，臨界電流密度與磁場和溫度的依賴關系及各向異性。超導機理研究側重於研究正常態在強磁場下的磁阻、霍爾效應、漲落效應、費米面的性質以及T<Tc時用強磁場破壞超導達到正常態時的輸運性質等。對有望表現出高溫超導電性的體系象有機超導體等以及在強電方面具有廣闊應用前景的低溫超導體等，也將開展其在強磁場下的性質研究。

2.強磁場下的低維凝聚態特性研究

低維性使得低維體系表現出三維體系所沒有的特性。低維不穩定性導致了多種有序相。強磁場是揭示低維凝聚態特性的有效手段。主要研究內容包括：有機鐵磁性的結構和來源；有機（包括富勒烯）超導體的機理和磁性；強磁場下二維電子氣中非線性元激發的特異屬性；低維磁性材料的相變和磁相互作用；有機導體在磁場中的輸運和載流子特性；磁場中的能帶結構和費米面特徵等。

3.強磁場下的半導體材料的光、電等特性

強磁場技術對半導體科學的發展愈益變得重要，因為在各種物理因素中，外磁場是唯一在保持晶體結構不變的情況下改變動量空間對稱性的物理因素，因而在半導體能帶結構研究以及元激發及其互作用研究中，磁場有著特別重要的作用。通過對強磁場下半導體材料的光、電等特性開展實驗研究，可進一步理解和把握半導體的光學、電學等物理性質，從而為製造具有各種功能的半導體器件並發展高科技作基礎性探索。

4.強磁場下極微細尺度中的物理問題

極微細尺度體系中出現許多常規材料不具備的新現象和奇異特性，這與這類材料的微結構特別是電子結構密切相關。強磁場為研究極微細尺度體系的電子態和輸運特性提供強有力的手段，不但能進一步揭示這類材料在常規條件下難以出現的奇異現象，而且為在更深層次下認識其物理特性提供豐富的科學信息。主要研究強磁場下極微細尺度金屬、半導體等的電子輸運、電子局域和關聯特性；量子尺寸效應、量子限域效應、小尺寸效應和表面、界面效應；以及極微細尺度氧化物、碳化物和氮化物的光學特性及能隙精細結構等。

5.強磁場化學

強磁場對化學反應電子自旋和核自旋的作用，可導致相應化學鍵的松馳，造成新鍵生成的有利條件，誘發一般條件下無法實現的物理化學變化，獲得原來無法制備的新材料和新化合物。強磁場化學是應用基礎性很強的新領域，有一系列理論課題和廣泛應用前景。近期可開展水和有機溶劑的磁化及機理研究以及強磁場誘發新化學反應研究等。

6.磁場下的生物學、生物－醫學研究等

磁體科學和技術

強磁場的價值在於對物理學知識有重要貢獻。八十年代的一個概念上的重要進展是量子霍爾效應和分數量子霍耳效應的發現。這是在強磁場下研究二維電子氣的輸運現象時發現的（獲85年諾貝爾獎）。量子霍爾效應和分數量子霍爾效應的發現激起物理學家探索其起源的熱情，並在建立電阻的自然基準，精確測定基本物理常數e，h和精細結構常數(＝e2/h(0c等應用方面，已顯示巨大意義。高溫超導電性機理的最終揭示在很大程度上也將依賴於人們在強磁場下對高溫超導體性能的探索。

熟悉物理學史的人都清楚，由固體物理學演化為凝聚態物理學，其重要標志就在於其研究對象的日益擴大，從周期結構延伸到非周期結構，從三維晶體拓寬到低維和高維，乃至分數維體系。這些新對象展示了大量新的特性和物理現象，物理機理與傳統的也大不相同。這些新對象的產生以及對新效應、新現象的解釋使得凝聚態物理學得以不斷的豐富和發展。在此過程中，極端條件一直起著至關重要的作用，因為極端條件往往使得某些因素突出出來而同時抑制其它因素，從而使原本很復雜的過程變得較為簡單，有利於直接了解物理本質。

相對於其它極端條件，強磁場有其自身的特色。強磁場的作用是改變一個系統的物理狀態，即改變角動量（自旋）和帶電粒子的軌道運動，因此，也就改變了物理系統的狀態。正是在這點上，強磁場不同於物理學的其他一些比較昂貴的手段，如中子源和同步加速器，它們沒有改變所研究系統的物理狀態。磁場可以產生新的物理環境，並導致新的特性，而這種新的物理環境和新的物理特性在沒有磁場時是不存在的。低溫也能導致新的物理狀態，如超導電性和相變，但強磁場極不同於低溫，它比低溫更有效，這是因為磁場使帶電的和磁性粒子的遠動和能量量子化，並破壞時間反演對稱性，使它們具有更獨特的性質。

強磁場可以在保持晶體結構不變的情況下改變動量空間的對稱性，這對固體的能帶結構以及元激發及其互作用等研究是非常重要的。固體復雜的費米面結構正是利用強磁場使得電子和空穴在特定方向上的自由運動從而導致磁化和磁阻的振盪這一原理而得以證實的。固體中的費米面結構及特徵研究一直是凝聚態物理學領域中的前沿課題。當今凝聚態物理基礎研究的許多重大熱點都離不開強磁場這一極端條件，甚至很多是以強磁場下的研究作為基礎。如波色凝聚只發生在動量空間，要在實空間中觀察到此現象必需在非均勻的強磁場中才得以可能。又如高溫超導的機理問題、量子霍爾效應研究、納米材料和介觀物體中的物理問題、巨磁阻效應的物理起因、有機鐵磁性的結構和來源、有機（包括富勒烯〕超導體的機理和磁性、低維磁性材料的相變和磁相互作用、固體中的能帶結構和費米面特徵以及元激發及其互作用研究等等，強磁場下的研究工作將有助於對這些問題的正確認識和揭示，從而促進凝聚態物理學的進一步發展和完善。

帶電粒子象電子、離子等以及某些極性分子的運動在磁場特別是在強磁場中會產生根本性變化。因此，研究強磁場對化學反應過程、表面催化過程、材料特別是磁性材料的生成過程、生物效應以及液晶的生成過程等的影響，有可能取得新的發現，產生交叉學科的新課題。強磁場應用於材料科學為新的功能材料的開發另闢新徑，這方面的工作在國外備受重視，在國內也開始有所要求。高溫超導體也正是因為在未來的強電領域中蘊藏著不可估量的應用前景才引起科技界乃至各國政府的高度重視。因此，強磁場下的物理、化學等研究，無論是從基礎研究的角度還是從應用角度考慮都具有非常重要的科學和技術上的意義，通過這一研究，不僅有助於將當代的基礎性研究向更深層次開拓，而且還會對國民經濟的發展起著重要的推動作用。

近期的研究課題

1.強磁場下低維系統的輸運性質和Shubnikov-deHaas效應（國家自然科學基金項目）

層狀鈣鈦結構La-M-Mn-O(M=Ca,Sr,Ba)體系是1994年剛觀察到巨大的巨磁阻效應的單位體系，其形成機制尚不清楚，並且到目前為止僅限於電阻的磁場關系和溫度關系研究，其他輸運性質的測量尚未見報道。我們將著重強磁場（直到20T）下Hall效應及其磁場關系和溫度關系的研究，這是探索導電和巨磁阻效應的機制和電子結構的一個重要方法。另一方面，這一測量可以為觀測量子振盪現象，如deHass-vanAlphen效應和Shubnikov-deHaas效應的條件，即h(>kBT和(c(>>1所必須的磁場強度作出判斷。為開展這類材料費米性質研究奠定基礎。

有機導體和超導體，由於小的電子有效質量和高的遷移率，10－20T強磁場可以滿足觀察量子振盪現象的必要條件。我們將利用磁阻測量中的Shubnikov-deHaas效應，研究有機導體和有機超導體的費米面性質作為主要目標，並研究其它輸運性質。

以上研究中微弱信號的檢測是這一研究中的關鍵技術之一，我們已經建立，有待進一步提高。高的樣品質量是這研究的另一重要問題。否則，量子振盪會因為量子軌道受到碰撞而模糊不清。我們擬利用高質量的單晶或外延薄膜滿足這一要求。

本項目的特色與創新之處：

1.利用20T強磁場和溫度這一極端條件，以研究低維體系的電子能帶結構，乃至費米面為目的的輸運性質研究，在國內尚屬首次；

2.層狀鈣鈦礦結構導體La-M-Mn-O(M=Ca,Sr,Ba)的輸運性質是凝聚態物理中的前沿課題。有關強磁場下電子能帶結構和Hall效應的研究尚未見報道。

3.在強磁場和低溫條件下，存在著新的科學機遇，可望新現象和新效應的發現。

2.高溫超導體磁通動力學及高溫超導機理的探索（院九五重點基金項目）

高溫超導機理雖進行了大量的理論和實驗研究，但至今仍然是一個未被解決的問題，對其正常態性質特別是低溫下的正常態性質系統的了解將有助於對這一問題的正確揭示。由於高Tc材料的Tc太高，人們無法研究其低溫下但仍處於正常態時的行為，同時由於上臨界場又非常高，大大超過目前實驗室所能達到的最大穩態場，因此以往那種用外加磁場迫使超導樣品進入正常態的方法失去了意義。因此，選擇Tc低但又能反映高溫超導特徵的合適體系對這一問題的研究尤為重要，這樣就可以利用實驗室所能達到的穩態強磁場條件，通過強磁場迫使超導樣品進入正常態以開展其低溫下的正常態特性研究，從而為正確揭示高溫超導電性的機理提供實驗依據。

高溫超導體進入混合態後的行為雖然顯示出和常規二類超導體相類似的行為，但存在眾多的實驗現象在常規理論的基礎上不能得以解釋。早在其發現後不久人們就注意到，在這類材料的H-T圖上，除了臨界場強Hc1與Hc2的曲線外，還多一條不可逆線Hirr(T)。進一步研究表明在Hc1與Hirr(T)之間的區域磁通點陣是不可移動的因而保持零電阻特徵，而在Hirr(T)與Hc2之間的區域磁通點陣是可移動的故有電阻出現，意味著高溫超導體的應用范圍將局限在一定的Hirr(T)值之下。因此，探討不可逆線的物理本質是否是內稟的以及哪些因素對其有影響，無論是物理的角度還是從這類材料今後的應用前景角度考慮都是非常有意義的。另外一個基本的但至今仍沒有定論的問題是不可逆線之上的磁通動力學行為，常規的針對第二類超導體所提出的一些基本圖象在Hirr(T)與Hc2之間的區域是否仍然成立，還有在這一區域的渦旋運動規律如何，特別是在高溫下但釘扎勢很弱的情況下的渦旋運動如何去描述等等，這些問題的澄清有待於實驗上的更深入地系統研究。

主要研究內容:

1.高溫超導電性的機理

選擇具有低Tc但又能反映高溫超導體特徵的La-Sr-Cu-O系統作為研究對象，外加強磁場迫使超導樣品進入正常態，開展很低溫度但仍處在正常態時的輸運性質，主要有三方面的研究內容，一是研究沿導電層的電阻率隨溫度的變化行為以探討電子散射機制；二是研究沿垂直於導電層方向的電阻率隨溫度的變化行為，探討相鄰導電層之間的其它層性質對系統整體的性能影響，並探討低溫時沿導電層的電阻率和沿垂直於導電層的電阻率之比是否仍然象高溫時那樣強烈地依賴於溫度；三是通過霍爾系數的測量，研究它隨溫度的變化行為以及這種變化是否可以基於費米液體理論得以解釋。最終期望為正確揭示高溫超導電性的機理提供實驗依據；四是，由於高溫超導體的未摻雜原型相是磁性絕緣體，通過摻雜引入了載流子，相應的磁性響應發生改變，在此過程中包含有豐富的物理相變內容，伴隨著相變的發生，載流子的濃度和類型、局域化行為、銅氧化物層上的電子散射機理以及層間的藕合機理等均會明顯改變，從而最終導致這類材料的整體性質的千變萬化，深入研究各種相變的特徵以及探討局域化行為是本研究的主要內容之一。

2.混合態磁通動力學行為及相關的物理現象

從實驗角度研究La-Sr-Cu-O高溫超導體磁場下的電阻轉變的展寬、臨界電流密度隨溫度的變化規律、I-V曲線等。通過磁阻和I-V以及臨界電流密度等的測量並結合磁化實驗，希望對不可逆線的物理本質以及影響其行為的因素有所了解；通過不同的電流和磁場幾何位型下的輸運性質的測量並與已有的模型作定量地比較性研究，以探討磁通運動的規律；對臨界電流密度作深入的系統實驗研究，探討磁通釘扎機理以及改善磁場下臨界電流密度的有效途徑。最終希望在這些研究的基礎上來間接地探討高溫超導體混合態時的磁通動力學行為。

3.強磁場下Bi－2201單晶的輸遠性質研究（國家超導攻關項目）

自從高溫超導體被發現以來，對它的超導態進行了大量的實驗及理論研究。人們發現它的超導態基本上是正常的，即除了相干長度較短及幾乎沒有同位素效應外高Tc材料在超導態上與超導體沒有什麼不同。但是，高溫超導體的正常態卻表現出很復雜的情況。盡管人們對高Tc材料的正常態有了許多了解，但仍然有許多問題尚未弄清楚。其中一個重要原因就是高Tc材料的Tc太高，人們很難研究它的低溫行為。而同時它的上臨界場又非常高，大約在100T以上。這么強的磁場大大超過目前實驗室能夠得到的最高穩態磁場。因此，以往那種加磁場迫使樣品進入正常態的方法失去了意義。另一方面，有些高Tc材料的重要的實驗現象必須得在較低的溫度下澄清。例如，高Tc材料的電阻率在低溫下正比於溫度的一次方。而不是溫度的五次方（電聲相互作用的結果）。

有人認為，這可能是由於高Tc材料的德拜溫度太低造成的。因為電阻率的T5行為僅在1/4德拜溫度以下出現。如果假定德拜溫度為100K，則T5行為應出現在25K以下。因此為了澄清這類疑難問題，也必須尋找一種Tc在10K以下的高Tc材料。熱電勢也有類似的情況。因此綜合上面的分析，不難看出，為了更好地研究高Tc材料的正常態性質，我們必須尋找一種高Tc材料，它的Tc是越低越好。

Bi－2201相對所有高Tc材料具有最低的Tc（單晶樣品大約在7K左右），而且它的結構相對簡單，僅有一層銅氧面。但是2201相具有復雜的相關系，超導的Bi－2201僅存在於相圖上一個很窄的范圍內。早期甚至有人認為它是不超導的。因此許多有關Bi-2201相的物理工作都在不超導的樣品上進行的。摻雜La可以使超導單晶相對容易獲得，我們的最新結果是Tc可以高達25K，目的就是研究它的正常態輸運性質。研究它的正常態電阻率是否起多大作用。研究它的霍爾系數是否有對溫度很強的溫度依賴性，而這種強的溫度依賴性能否用費米液體的觀點來解釋。研究它的熱電勢能否用傳統的理論來解釋，從而為高Tc的研究工作提供重要的實驗證據。

⑽ 納米材料有什麼應用

納米技術應用非常的廣泛，廣泛的應用在航天科技，醫療器械以及智能領域方面。尤其是在如今這個科技時代納米技術就顯得更加的重要了，可以說納米技術貫穿了我們的衣食住行在紡織物當中。添加適量的納米顆粒之後，就可以起到一個殺菌除味的效果。而且纖維雖然說非常的結實，但是在秋天的事或者是冬天的時候很容易起靜電，摸上去十分的煩人，但是如果加入金屬納米顆粒的話，就可以使這種靜電現象消除。

現在甚至有能夠進入血管的納米機器人，它可以幫助你清理血液當中的有害物質，也能夠疏導血栓。可以說這個技術在幾十年前是根本不敢想像的，而如今卻成為了最為先進的醫療手段之一。使得許多的病人重獲新生。所以說納米材料的應用范圍非常的寬廣，並且還在不斷的延伸，是一件非常具有潛力的技術。