巨磁阻效应实验装置

⑴ 不断论证没有发生的事情最后得到证实是什么效应

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• 拉曼效应

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拉曼效应(Raman scattering)，也称拉曼散射，1928年由印度物理学家拉曼发现，指光波在被散射后频率发生变化的现象。1930年诺贝尔物理学奖授予当时正在印度加尔各答大学工作的拉曼（Sir Chandrasekhara Venkata Raman，1888——1970），以表彰他研究了光的散射和发现了以他的名字命名的定律。

• 中文名

• 拉曼效应

• 外文名

• Ramanscattering

• 别称

• 拉曼散射

• 提出者

• 拉曼

• 提出时间

• 1928

• 应用学科

• 物理

目录

• 1概述

• 2发现之旅

• 3研究过程

• ▪拉曼光谱

• ▪典型应用

• ▪物理学原理

• ▪拉曼贡献

• 4相关信息

概述

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1930年诺贝尔物理学奖授予当时正在印度加尔各答大学工作的拉曼（SirChandrasekhara Venkata Raman，1888——1970年），以表彰他研究了光的散射和发现了以他的名字命名的定律。

在光的散射现象中有一特殊效应，和X射线散射的康普顿效应类似，光的频率在散射后会发生变化。“拉曼散射”是指一定频率的激光照射到样品表面时，物质中的分子吸收了部分能量，发生不同方式和程度的振动（例如：原子的摆动和扭动，化学键的摆动和振动），然后散射出较低频率的光。频率的变化决定于散射物质的特性，不同种类的原子团振动的方式是独一的，因此可以产生特定频率的散射光，其光谱就称为“指纹光谱”，可以照此原理鉴别出组成物质的分子的种类。这是拉曼在研究光的散射过程中于1928年发现的。在拉曼和他的合作者宣布发现这一效应之后几个月，苏联的兰兹伯格（G.Landsberg）和曼德尔斯坦（L.Mandelstam）也独立地发现了这一效应，他们称之为联合散射。拉曼光谱是入射光子和分子相碰撞时，分子的振动能量或转动能量和光子能量叠加的结果，利用拉曼光谱可以把处于红外区的分子能谱转移到可见光区来观测。因此拉曼光谱作为红外光谱的补充，是研究分子结构的有力武器。

发现之旅

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1921年夏天，航行在地中海的客轮“纳昆达”号（S.S.Narkunda）上，有一位印度学者正在甲板上用简易的光学仪器俯身对海面进行观测。他对海水的深蓝色着了迷，一心要研究海水颜色的来源。这位印度学者就是拉曼。他正在去英国的途中，是代表了印度的最高学府——加尔各答大学，到牛津参加英联邦的大学会议，还准备去英国皇家学会发表演讲。这时他才33岁。对拉曼来说，海水的蓝色并没有什么稀罕。他上学的马德拉斯大学，面对本加尔（Bengal）海湾，每天都可以看到海湾里变幻的海水色彩。事实上，他早在16岁（1904年）时，就已熟悉著名物理学家瑞利用分子散射中散射光强与波长四次方成反比的定律（也叫瑞利定律）对蔚蓝色天空所作的解释。不知道是由于从小就养成的对自然奥秘刨根问底的个性，还是由于研究光散射问题时查阅文献中的深入思考，他注意到瑞利的一段话值得商榷，瑞利说：“深海的蓝色并不是海水的颜色，只不过是天空蓝色被海水反射所致。”瑞利对海水蓝色的论述一直是拉曼关心的问题。他决心进行实地考察。于是，拉曼在启程去英国时，行装里准备了一套实验装置：几个尼科尔棱镜、小望远镜、狭缝，甚至还有一片光栅。望远镜两头装上尼科尔棱镜当起偏器和检偏器，随时都可以进行实验。他用尼科尔棱镜观察沿布儒斯特角从海面反射的光线，即可消去来自天空的蓝光。这样看到的光应该就是海水自身的颜色。结果证实，由此看到的是比天空还更深的蓝色。他又用光栅分析海水的颜色，发现海水光谱的最大值比天空光谱的最大值更偏蓝。可见，海水的颜色并非由天空颜色引起的，而是海水本身的一种性质。拉曼认为这一定是起因于水分子对光的散射。他在回程的轮船上写了两篇论文，讨论这一现象，论文在中途停靠时先后寄往英国，发表在伦敦的两家杂志上。[1]

研究过程

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拉曼1888年11月7日出生于印度南部的特里奇诺波利。父亲是一位大学数学、物理教授，自幼对他进行科学启蒙教育，培养他对音乐和乐器的爱好。他天资出众，16岁大学毕业，以第一名获物理学金奖。19岁又以优异成绩获硕士学位。1906年，他仅18岁，就在英国著名科学杂志《自然》发表了论文，是关于光的衍射效应的。由于生病，拉曼失去了去英国某个著名大学作博士论文的机会。独立前的印度，如果没有取得英国的博士学位，就没有资格在科学文化界任职。但会计行业是例外，不需先到英国受训。于是拉曼就投考财政部以谋求职业，结果获得第一名，被授予总会计助理的职务。拉曼在财政部工作很出色，担负的责任也越来越重，但他并不想沉浸在官场之中。他念念不忘自己的科学目标，把业余时间全部用于继续研究声学和乐器理论。加尔各答有一所学术机构，叫印度科学教育协会，里面有实验室，拉曼就在这里开展他的声学和光学研究。经过十年的努力，拉曼在没有高级科研人员指导的条件下，靠自己的努力作出了一系列成果，也发表了许多论文。1917年加尔各答大学破例邀请他担任物理学教授，使他从此能专心致力于科学研究。他在加尔各答大学任教十六年期间，仍在印度科学教育协会进行实验，不断有学生、教师和访问学者到这里来向他学习、与他合作，逐渐形成了以他为核心的学术团体。许多人在他的榜样和成就的激励下，走上了科学研究的道路。其中有著名的物理学家沙哈（M.N.Saha）和玻色（S.N.Bose）。这时，加尔各答正在形成印度的科学研究中心，加尔各答大学和拉曼小组在这里面成了众望所归的核心。1921年，由拉曼代表加尔各答大学去英国讲学，说明了他们的成果已经得到了国际上的认同。

拉曼返回印度后，立即在科学教育协会开展一系列的实验和理论研究，探索各种透明媒质中光散射的规律。许多人参加了这些研究。这些人大多是学校的教师，他们在休假日来到科学教育协会，和拉曼一起或在拉曼的指导下进行光散射或其它实验，对拉曼的研究发挥了积极作用。七年间他们共发表了大约五六十篇论文。他们先是考察各种媒质分子散射时所遵循的规律，选取不同的分子结构、不同的物态、不同的压强和温度，甚至在临界点发生相变时进行散射实验。1922年，拉曼写了一本小册子总结了这项研究，题名《光的分子衍射》，书中系统地说明了自己的看法。在最后一章中，他提到用量子理论分析散射现象，认为进一步实验有可能鉴别经典电磁理论和光量子碰撞理论孰是孰非。

1923年4月，他的学生之一拉玛纳桑（K.R.Ramanathan）第一次观察到了光散射中颜色改变的现象。实验是以太阳作光源，经紫色滤光片后照射盛有纯水或纯酒精的烧瓶，然后从侧面观察，却出乎意料地观察到了很弱的绿色成份。拉玛纳桑不理解这一现象，把它看成是由于杂质造成的二次辐射，和荧光类似。因此，在论文中称之为“弱荧光”。然而拉曼不相信这是杂质造成的现象。如果真是杂质的荧光，在仔细提纯的样品中，应该能消除这一效应。

在以后的两年中，拉曼的另一名学生克利希南（K.S.Krishnan）观测了经过提纯的65种液体的散射光，证明都有类似的“弱荧光”，而且他还发现，颜色改变了的散射光是部分偏振的。众所周知，荧光是一种自然光，不具偏振性。由此证明，这种波长变化的现象不是荧光效应。

拉曼和他的学生们想了许多办法研究这一现象。他们试图把散射光拍成照片，以便比较，可惜没有成功。他们用互补的滤光片，用大望远镜的目镜配短焦距透镜将太阳聚焦，试验样品由液体扩展到固体，坚持进行各种试验。

与此同时，拉曼也在追寻理论上的解释。1924年拉曼到美国访问，正值不久前A.H.康普顿发现X射线散射后波长变长的效应，而怀疑者正在挑起一场争论。拉曼显然从康普顿的发现得到了重要启示，后来他把自己的发现看成是“康普顿效应的光学对应”。拉曼也经历了和康普顿类似的曲折，经过六七年的探索，才在1928年初作出明确的结论。拉曼这时已经认识到颜色有所改变、比较弱又带偏振性的散射光是一种普遍存在的现象。他参照康普顿效应中的命名“变线”，把这种新辐射称为：“变散射”（modified scattering）。拉曼又进一步改进了滤光的方法，在蓝紫滤光片前再加一道铀玻璃，使入射的太阳光只能通过更窄的波段，再用目测分光镜观察散射光，竟发现展现的光谱在变散射和不变的入射光之间，隔有一道暗区。

就在1928年2月28日下午，拉曼决定采用单色光作光源，做了一个非常漂亮的有判决意义的实验。他从目测分光镜看散射光，看到在蓝光和绿光的区域里，有两根以上的尖锐亮线。每一条入射谱线都有相应的变散射线。一般情况，变散射线的频率比入射线低，偶尔也观察到比入射线频率高的散射线，但强度更弱些。

不久，人们开始把这一种新发现的现象称为拉曼效应。1930年，美国光谱学家武德（R.W.Wood）对频率变低的变散射线取名为斯托克斯线；频率变高的为反斯托克斯线。

拉曼光谱

当光照射到物质上时会发生散射，散射光中除了与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散



• 金尚忠，周文，张在宣等.光纤拉曼散射效应及其应用研究．《激光与红外》，2002

• 张晓丹，赵颖，朱锋，魏长春等.VHF-PECVD低温制备微晶硅薄膜的拉曼散射光谱和光发射谱研究．《物理学报》，2005

• 刘建胜，刘晶儒，张振荣等.利用拉曼散射测量燃烧场的组分浓度及温度．《光学学报》，2000

• 柯惟中，吴缄中.氨基酸在银胶溶液中的表面增强拉曼效应．《光谱学与光谱分析》，2004

• 李耀群，黄贤智，陈国珍.恒能量同步荧光法和恒能量同步导数荧光法克服拉曼散射干扰．《科学通报》，1991

⑵ 哪些材料能够产生巨磁电阻效应

1,在掺杂钙钛矿型锰氧化物R1-xAxMnO3中发现巨磁电阻（GMR），
其中1989年在掺杂钙钛矿型锰氧化物R1-xAxMnO3（其中A为二价碱土金属离子，如Ca2+、Sr2+、Ba2+等，R为三价稀土金属离子，如La3+、Pr3+、Tb3+、Sm3+等）中发现巨磁电阻（GMR），由于其在磁记录、磁传感器等方面潜在的应用前景，以及金属-绝缘体相变等所涉及的强关联效应，使该类化合物吸引了物理学界的广泛注意。
2,钙钛矿型锰氧化物La1-xCaxMnO3具有较大的磁热效应
七十年代末至八十年代初，人们在半导体材料以及顺磁材料中发现了由量子相干效应（由于无序而加强的载流子库仑相互作用）导致的正磁电阻，并建立了一套基于无序的理论来解释所观察到的实验现象。去年, Manyala在Fe1-XCoXSi中首次观察到铁磁材料中的由量子相干效应导致的正磁电阻。另一方面，人们又在1997年首次发现钙钛矿型锰氧化物La1-xCaxMnO3具有较大的磁热效应后[40,41]，钙钛矿型锰氧化物的磁热效应引起了人们的注意。
3,La07Pb03MnO3单晶样品的由量子相干效应导致的正磁电阻效应、A05Sr05MnO3 (A= Pr, Nd) 的巨磁热效应、多晶锌铁氧体和多晶NiXFe1-XS的巨磁电阻效应

⑶ 磁阻效应实验的实验结论，或者相关的讨论

巨磁阻现象是指样品的电阻在很弱的外加磁场下会具有很大的变化。法国的Albert Fert及德国的Peter Grünberg在1980年代分别独立利用铁铬多层膜技术来产生巨磁阻效应，分别产生了50%及10%的磁阻变化。到了1988年，由M. N. Baibich等人在铁铬多层膜系统中使这个系统的的电阻在2T的磁场下变为两倍，取得了重大突破。

巨磁阻现象可以利用下面的模型来帮助了解。假设我们有两层磁性物质中间夹着一层非磁性物质。如果两层磁性物质的磁化方向相同，当通过一束电子自旋方向跟磁性物质相同平行的电流时，基本上电子可以容易的通过。但是如果两层磁性物质的磁化方向相反，自旋与跟第一层磁化方向平行的电子可以顺利通过第一层，却会被第二层相反磁性方向的磁性物质所散射，因此通过的电流便会减少，也就是电阻会上升。因此利用电流的升降，可以定义逻辑讯号的0与1，进而发展各式各样的磁记录系统。

MR读磁头的构造

这个现象用来读取磁性记录装置特别有用，当记录数据所需的扇区随着技术的发达而越来越小而能够在单位面积下容纳更多的数据，相对的读写头也要随之缩小才能增加读取效率。但是缩小的扇区同时也表示磁场的讯号会减弱，这时便显出巨磁阻物质的重要性。因为巨磁阻物质可以将磁性方法记录的讯号，以不同的电流大小输出。尽管磁场很小，但是还是可以产生足够的电流变化。因此可以大幅提高数据储存的密度。

⑷ 磁学和磁性材料国家重点实验室的课题

课 题名称 编 号 负责人 起止时间 项目类别 1. 磁性隧道结材料、物理及器件研 2002CB610601 韩秀峰
詹文山 2002-2006 973 (a) 2. 自旋电子材料的显微结构表征科学 2002CB610605 成昭华 2002-2006 973 (a) 3. 基于自旋和量子效应的磁和半导体纳米存储与逻辑器件的研究 2006CB932200 韩秀峰 2006-2010 973 (a) 4. 稀土-过渡族金属间化合物的室温巨磁熵变研究 2006CB601101 沈保根 2006-2010 973 (a) 5. 超高压下的新型3d族氧化物的磁输运 2005CB724402 李庆安 2006-2010 973 (b) 6. 磁随机存储器件的基础性研究 KJCX1-SW-07-01 韩秀峰 2002-2006 院创新重大(a) 7. 北京散裂中子源BSNS前期预制研究 冯稷 2005-2007 院创新方向性项目(a) 8. 过渡金属氧化物中的巨磁电阻及其复杂的物理相图的实验研究 孙阳 2005-2007 院优博论文
专项资金 9. 钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性 孙阳 2005-2007 百人计划
（a） 10. 具有高磁场灵敏度的磁性隧道结及其线性输出磁敏传感器的研究 2006DFA01900 韩秀峰 2006-2009 科技部中爱国际合作项目(a) 11. 纳米接触磁电阻材料及其自旋电子输运性质的研究 10274103 韩秀峰 2004-2007 国家基金委中爱国际合作项目(a) 12. 双势垒磁性隧道结的微制备及其自旋晶体管的应用基础研究 50528101 韩秀峰
张曙丰 2006-2008 国家基金委
海外杰出青年基金 (a) 13. 新一代稀土永磁薄膜材料 50331030 成昭华 2004-2007 国家基金委
重点基金 (b) 14. 掺杂Mott绝缘体中自旋-电荷-轨道耦合与奇异电子态研究 10334090 孙继荣 2004-2007 国家基金委
重点基金 (b) 15. 新型磁致伸缩材料的合金化和微观机制研究 50531010 吴光恒 2006-2009 国家基金委
重点基金（b） 16. 无机非金属类磁性材料 50225209 孙继荣 2003-2006 国家基金委
杰出青年基金 (a) 17. 金属磁性材料 50325104 韩秀峰 2004-2007 国家基金委
杰出青年基金 (a) 18. 微小磁性图型纳米磁结构的磁力显微学(MFM)研究 10374110 韩宝善 2004-2006 国家基金委
面上基金 (a) 19. 锰氧化物晶格自旋结构及动力学的中子散射研究 10375088 王芳卫 2004-2006 国家基金委
面上基金 (a) 20. 强制高有序合金磁性材料的研究 50371101 吴光恒 2004-2006 国家基金委
面上基金 (a) 21. 双自旋过滤和自旋极化隧道结的共振隧穿 50371102 赵见高 2004-2006 国家基金委
面上基金 (a) 22. 纳米氧化层原子扩散阻挡势垒的微结构与磁交换作用 50471055 蔡建旺 2005-2007 国家基金委
面上基金 (a) 23. CoNiFeGa四元磁场可控超弹性单晶的研究 50471056 陈京兰 2005-2007 国家基金委
面上基金 (a) 24. 低维受限体系磁性纳米团簇的磁各向异性和磁矩增强效应研究 10474132 成昭华 2005-2007 国家基金委
面上基金 (a) 25. Fe基磁制冷材料磁相变得强场穆斯堡尔谱的研究 10475111 邸乃力 2005-2007 国家基金委
面上基金 (a) 26. 锰氧化物基p-n异质结磁场效应研究 10474133 孙继荣 2005-2007 国家基金委
面上基金 (a) 27. 具有大振荡隧穿磁电阻的磁隧道结的制备及其振荡机制 50471054 朱 涛 2005-2007 国家基金委
面上基金 (a) 28. 半金属及非晶磁性金属复合隧道结的微制备与物理研究 10574156 韩秀峰 2006-2008 国家基金委
面上基金(a) 29. 分子磁体的中子散射和Mn12量子调控的研究 10505029 何伦华 2006-2008 国家基金委
面上基金 (a) 30. 稀土-Fe/Mn基室温大磁熵变材料的磁性和磁热效应研究 50571112 沈保根 2006-2008 国家基金委
面上基金 (a) 31. 马氏体相变中的非均匀原子团簇散射磁电阻研究 50571113 吴光恒 2006-2008 国家基金委
面上基金

⑸ 什么是巨磁电阻效应的两电流模型

巨磁阻效应是一种量子力学和凝聚态物理学现象，磁阻效应的一种，可以在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中观察到。这种结构物质的电阻值与铁磁性材料薄膜层的磁化方向有关，两层磁性材料磁化方向。

电子除携带电荷外，还具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行于外磁场两种可能取向。

在过渡金属中，自旋磁矩与材料的磁场方向平行的电子，所受散射几率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。总电流是两类自旋电流之和;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。

(5)巨磁阻效应实验装置扩展阅读

巨磁阻效应在高密度读出磁头、磁存储元件上有着广泛的应用，巨磁阻物质中电流的增大与减小，可定义为逻辑信号的0与1，实现对磁性存储装置的读取；将存储的数据以不同大小的电流进行输出时，即使磁场很微弱也能产生足够的电流变化以供识别，从而大幅度提高了数据存储的密度。

巨磁阻效应具有重要的商业应用价值，已经被成功地运用于硬盘的生产，巨磁阻技术已经成为几乎所有计算机、数码相机和MP3播放器等的标；隹技术二巨磁电阻物质还可用于制作磁性随机存储器(MRAM)，巨磁阻效应可用于微弱磁场探测器。

⑹ 什么是磁电子随机储存器

在当今电子和信息高新技术迅速发展的时代，各种磁电子管和电子计算机（电脑）的发展和应用是十分重要的。虽然有的磁电子管技术还处于探索研究和未来设想阶段，但从电控电子管晶体管到磁控电子管晶体管，从某种意义上说也是开辟了一个新的思路和新的领域。

从电子计算机发展的历程来看，也有相类似的情况。从20世纪40年代电子计算机出现和应用以来，电子计算机的研发工作已经有了很快很大的进步，先后经历了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机及超大规模集成电路计算机等几代的发展，各方面都有了很多变化。例如，在数据和信息的存储方面，磁鼓、磁带和磁盘等磁记录设备一直是外存储装置。当然其磁记录介质和磁头材料、磁记录方式（如纵向记录和垂直记录）等都经历了多次的改进。内存储装置（也称随机存储器）也经历了多次改进，例如从磁芯存储器、磁膜存储器到半导体集成电路存储器，再到半导体大规模集成电路、半导体超大规模集成电路存储器，到今天的磁电子随机存储器的研发等。

什么是磁电子随机存储器？它具有什么特点呢？

磁电子随机存储器是目前尚处于初步探索研究的一类利用巨磁电阻效应的随机存储器。电阻式随机存储器是一个全新的概念，目前国际上的相关研究处于起步阶段，中国的研究工作也在逐步展开。目前提出的有多层膜型巨磁电阻随机存储器和磁隧穿型巨磁电阻随机存储器。数字信息的“1”或“0”是用巨磁电阻的高或低来表示的，而巨磁电阻的高低则由这巨磁电阻输出电压的高低来测量。

首先我们来认识多层膜型巨磁电阻存储器的一个存储单元。它由一个多层膜巨磁电阻单元及输入数字信息的写入线（层）和输出数字信息的读出线（层）构成。数字信息“1”或“0”是由存储单元的高电阻态或低电阻态来表现的，也就是由钉扎铁磁层与自由铁磁层中原子磁矩是互相反平行或平行状态所决定，而读出线（层）所读出的脉冲电压的高或低就表示“1”或“0”的数字信息。当然这不过是多层膜型巨磁电阻随机存储器一个存储单元的情况，由大量存储单元构成的随机存储器就更为复杂。

其次来认识磁隧穿型巨磁电阻的随机存储器的一个存储单元。它是由一个磁隧穿型巨磁电阻单元及输入数字信息的电流写入线和输出数字信息的读出线构成的。同多层膜型巨磁电阻存储单元的工作情况相似，数字信息“1”或“0”也是由存储单元的高电阻态或低电阻态来表示的，也是由绝缘层两边的铁磁层中原子磁矩是互相反平行或平行状态所决定，读出线（层）的输出电压的高或低就表示“1”或“0”的数字信息。它同多层膜型巨磁电阻存储单元的主要差别是两铁磁层之间的弱磁层是绝缘层，因而每个单元具有较高的电阻、较高的输出电压、较低的输出电流和较短的存取信息时间即较快的存取速度，存储信息密度则同多层膜型巨磁电阻随机存储器相似，但弱磁绝缘层的厚度极薄，存在均匀性和工作可靠性问题。这些优缺点是需要在未来的研究和应用中加以特别注意的。

初步实验结果表明，这种由巨磁电阻材料研制的磁电子随机存储器的结构较简单，成本较低廉，存储密度较高，存取数据时间较短，在工作电源去掉后仍能保持其所存储的数字信息（称为非易失性），抗强电磁辐射、抗粒子辐照和抗宇宙射线的能力都较强，因而具有许多优点。但是要使磁电子随机存储器从研究进入实际应用，也还有不少的问题需要解决，这也正是未来磁电子学面临的一个重大问题。

从以上的介绍可以看出，磁电子学虽仅是磁学中一个新诞生的部分，研究时间尚短，但是它所蕴含的内容却很丰富，已取得的应用也很多很重要，而研究和应用的前景更是十分广阔的。

⑺ 巨磁电阻效应原理是什么

强磁性材料在受到外加磁场作用时引起的电阻变化，称为磁电阻效应。不论磁场与电流方向平行还是垂直，都将产生磁电阻效应。前者（平行）称为纵磁场效应，后者（垂直）称为横磁场效应。一般强磁性材料的磁电阻率（磁场引起的电阻变化与未加磁场时电阻之比）在室温下小于8％，在低温下可增加到10％以上。已实用的磁电阻材料主要有镍铁系和镍钴系磁性合金。室温下镍铁系坡莫合金的磁电阻率约1％～3％，若合金中加入铜、铬或锰元素，可使电阻率增加；镍钴系合金的电阻率较高，可达6％。与利用其他磁效应相比，利用磁电阻效应制成的换能器和传感器，其装置简单，对速度和频率不敏感。磁电阻材料已用于制造磁记录磁头、磁泡检测器和磁膜存储器的读出器等。

⑻ 超导体的作用

超导体
1911年，荷兰科学家昂内斯(Ones)用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K时,水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的「高温」，其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的，对一般人来说算是极低的温度。1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。

1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。

1986年，设在瑞士苏黎士的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K的高温超导性。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。

1986年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。

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。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。

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0.1厘米3的量级。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者。科学家把300个毫米量级的Tl2Ba2CuO6＋δ单晶以同一标准按晶体学取向排列在一起，构成一个“人造”单晶，“提前”达到了中子散射的要求。经过近两个月散射谱的搜集与反复验证，终于以确凿的实验数据显示在这样一个近乎理想的高温超导单晶上也存在磁共振模式。这一结果说明磁共振模式是高温超导的一个普遍现象。而La2－xSrxCuO4＋δ体系上磁共振模式的缺席只是“普遍”现象的例外，这可能与其结构的特殊性有关。

关于磁共振模式及其与电子间相互作用的理论和实验研究一直是高温超导领域的热点之一，上述结果将引起许多物理学家的关注与兴趣。

20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体，1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4，其临界温度约为35K。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质，因此这个发现的意义非常重大，缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。

1987年在超导材料的探索中又有新的突破，美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料YBCO（钇铋铜氧）。

1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。至此，人类终于实现了液氮温区超导体的梦想，实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度（77K）以上，因此被称为高温超导体。

自从高温超导材料发现以后，一阵超导热席卷了全球。科学家还发现铊系化合物超导材料的临界温度可达125K，汞系化合物超导材料的临界温度则高达135K。如果将汞置于高压条件下，其临界温度将能达到难以置信的164K。

1997年，研究人员发现，金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构，它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。

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，当温度升到高于Tc时，圆环由超导状态变正常态，材料的电阻骤然增大，感应电流立刻消失，这就是著名的昂尼斯持久电流实验。

⑼ 举一些利用超导材料的例子

1962年，年仅20多岁的剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超导体能隙性质，他提出在超导结中，电子对可以通过氧化层形成无阻的超导电流，这个现象称作直流约瑟夫逊效应。当外加直流电压为V时，除直流超导电流之外，还存在交流电流，这个现象称作交流约瑟夫逊效应。将超导体放在磁场中，磁场透入氧化层，这时超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。约瑟夫逊的这一重要发现为超导体中电子对运动提供了证据，使对超导现象本质的认 识更加深入。约瑟夫森效应成为微弱电磁信号探测和其他电子学应用的基础。

70年代超导列车成功地进行了载人可行性试验。超导列车是在车上安装强大的超导磁体，地上安放一系列金属环状线圈。当车辆行进时，车上的磁体在地上的线圈中感应起相反的磁极，使两者的斥力将车子浮出地面。车辆在电机牵引下无摩擦地前进，时速可高达500千米。

1987年3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。

1987年日本铁道综合技术研究所的“MLU002”号磁悬浮实验车开始试运行

1991年3月日本住友电气工业公司展示了世界上第一个超导磁体。

1991年10月日本原子能研究所和东芝公司共同研制成核聚变堆用的新型超导线圈。该线圈电流密度达到每平方毫米40安培，为过去的3倍多，达到世界最高水准。该研究所把这个线圈大型化后提供给国际热核聚变堆使用。这个新型磁体使用的超导材料是铌和锡的化合物。

1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金会建造的超导船“大和”1号在日本神户下水试航。超导船由船上的超导磁体产生强磁场，船两侧的正负电极使水中电流从船的一侧向另一侧流动，磁场和电流之间的洛化兹力驱动船舶高速前进。这种高速超导船直到目前尚未进入实用化阶段，但实验证明，这种船舶有可能引发船舶工业爆发一次革命，就像当年富尔顿发明轮船最后取代了帆船那样。

1992年一个以巨型超导磁体为主的超导超级对撞机特大型设备，于美国得克萨斯州建成并投入使用，耗资超过82亿美元。

1996年改进高温超导电线的研究工作取得进展，制成了第一条地下输电电缆。欧洲电缆巨头皮雷利电缆公司、美国超导体公司和旧金山的电力研究所的工人，共同把6000米长的铋、锶、钙、铜和氧制成的线缠绕到一根保持超导温度的液氮的空管子上。

目前国内外的研究状况及发展趋势

强磁场实验装置是开展强磁场下物理实验的最基本条件。建立20T以上的稳态强磁场装置是复杂的涉及多学科和高难度的大型综合性科学工程，其建设费用高，磁体装置的运行费用也很高。正因为如此，目前国际上拥有20T以上的稳态磁体的强磁场实验中心仅分布在主要的工业大国。世界上第一个强磁场实验室于1960年建于美国的MIT。随后，欧州的英国、荷兰、法国和德国以及东欧和苏联相继在70年代建立了强磁场实验室。日本的强磁场实验室建于80年代初。磁场水平由60年代的20T，提高到80年代的30T。90年代初，美国政府决定在Florida建立新的国家强磁场实验室,日本在筑波建立了新的强磁场实验室,强场磁体技术有了长足的进步和发展，稳态磁场水平近期可望达到40-50T。

伴随着强磁场实验室的建立，强磁场下的物理研究也在不断深入。量子霍尔效应的发现得到了1985年诺贝尔物理学奖。它是在20T稳态强磁场中研究金属－氧化物－半导体场效应晶体管输运过程时观测到的。近年来，有关强磁场下物理工作的文章对每个强磁场实验室来说平均每年都在上百篇，其中有很多重要的科学发现。目前的发展趋势普遍是将凝聚态物理学领域中前沿的研究对象如高温超导材料、纳米材料、低维系统等同强磁场极端条件相结合加以研究。在Grenoble强磁场实验室，半导体材料和半导体超晶格中的光电特性以及元激发及其互作用等是其主要的研究内容，而在美国、日本等强磁场实验室，则侧重在高温超导材料、低维系统、强关联电子系统、人造超晶格以及新材料等方面。同时，强磁场下的化学反应过程、生物效应等方面的研究也逐渐为人们所重视。

在中国虽有一些6T-12T的超导磁体分散在全国各地，但尚未形成一个全国性的强磁场实验中心，我国在10T以上稳态强磁场下的系统的科学研究工作尚属空白。为满足国内强磁场研究工作的需要，早在1984年中国科学院数理学部就组织论证，决策在等离子体物理研究所建立以20T稳态强磁场装置为主体的强磁场实验室。该装置于1992年建成并投入运行。与此同时，实验室相继建成了多个能满足不同物理实验、场强在15T左右的稳态强磁场装置，配备了相应的输运和磁化测量系统以及低温系统。中国科学院院士、著名物理学家冯端先生在了解了合肥强磁场实验室的情况后非常感慨地说：过去中国没有强磁场条件，对有关强磁场下的物理工作连想都不敢想，现在有了强磁场条件我们应该好好的考虑考虑这方面的问题了。

超导科学研究

1.非常规超导体磁通动力学和超导机理

主要研究混合态区域的磁通线运动的机理，不可逆线性质、起因及其与磁场和温度的关系，临界电流密度与磁场和温度的依赖关系及各向异性。超导机理研究侧重于研究正常态在强磁场下的磁阻、霍尔效应、涨落效应、费米面的性质以及T<Tc时用强磁场破坏超导达到正常态时的输运性质等。对有望表现出高温超导电性的体系象有机超导体等以及在强电方面具有广阔应用前景的低温超导体等，也将开展其在强磁场下的性质研究。

2.强磁场下的低维凝聚态特性研究

低维性使得低维体系表现出三维体系所没有的特性。低维不稳定性导致了多种有序相。强磁场是揭示低维凝聚态特性的有效手段。主要研究内容包括：有机铁磁性的结构和来源；有机（包括富勒烯）超导体的机理和磁性；强磁场下二维电子气中非线性元激发的特异属性；低维磁性材料的相变和磁相互作用；有机导体在磁场中的输运和载流子特性；磁场中的能带结构和费米面特征等。

3.强磁场下的半导体材料的光、电等特性

强磁场技术对半导体科学的发展愈益变得重要，因为在各种物理因素中，外磁场是唯一在保持晶体结构不变的情况下改变动量空间对称性的物理因素，因而在半导体能带结构研究以及元激发及其互作用研究中，磁场有着特别重要的作用。通过对强磁场下半导体材料的光、电等特性开展实验研究，可进一步理解和把握半导体的光学、电学等物理性质，从而为制造具有各种功能的半导体器件并发展高科技作基础性探索。

4.强磁场下极微细尺度中的物理问题

极微细尺度体系中出现许多常规材料不具备的新现象和奇异特性，这与这类材料的微结构特别是电子结构密切相关。强磁场为研究极微细尺度体系的电子态和输运特性提供强有力的手段，不但能进一步揭示这类材料在常规条件下难以出现的奇异现象，而且为在更深层次下认识其物理特性提供丰富的科学信息。主要研究强磁场下极微细尺度金属、半导体等的电子输运、电子局域和关联特性；量子尺寸效应、量子限域效应、小尺寸效应和表面、界面效应；以及极微细尺度氧化物、碳化物和氮化物的光学特性及能隙精细结构等。

5.强磁场化学

强磁场对化学反应电子自旋和核自旋的作用，可导致相应化学键的松驰，造成新键生成的有利条件，诱发一般条件下无法实现的物理化学变化，获得原来无法制备的新材料和新化合物。强磁场化学是应用基础性很强的新领域，有一系列理论课题和广泛应用前景。近期可开展水和有机溶剂的磁化及机理研究以及强磁场诱发新化学反应研究等。

6.磁场下的生物学、生物－医学研究等

磁体科学和技术

强磁场的价值在于对物理学知识有重要贡献。八十年代的一个概念上的重要进展是量子霍尔效应和分数量子霍耳效应的发现。这是在强磁场下研究二维电子气的输运现象时发现的（获85年诺贝尔奖）。量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的发现激起物理学家探索其起源的热情，并在建立电阻的自然基准，精确测定基本物理常数e，h和精细结构常数(＝e2/h(0c等应用方面，已显示巨大意义。高温超导电性机理的最终揭示在很大程度上也将依赖于人们在强磁场下对高温超导体性能的探索。

熟悉物理学史的人都清楚，由固体物理学演化为凝聚态物理学，其重要标志就在于其研究对象的日益扩大，从周期结构延伸到非周期结构，从三维晶体拓宽到低维和高维，乃至分数维体系。这些新对象展示了大量新的特性和物理现象，物理机理与传统的也大不相同。这些新对象的产生以及对新效应、新现象的解释使得凝聚态物理学得以不断的丰富和发展。在此过程中，极端条件一直起着至关重要的作用，因为极端条件往往使得某些因素突出出来而同时抑制其它因素，从而使原本很复杂的过程变得较为简单，有利于直接了解物理本质。

相对于其它极端条件，强磁场有其自身的特色。强磁场的作用是改变一个系统的物理状态，即改变角动量（自旋）和带电粒子的轨道运动，因此，也就改变了物理系统的状态。正是在这点上，强磁场不同于物理学的其他一些比较昂贵的手段，如中子源和同步加速器，它们没有改变所研究系统的物理状态。磁场可以产生新的物理环境，并导致新的特性，而这种新的物理环境和新的物理特性在没有磁场时是不存在的。低温也能导致新的物理状态，如超导电性和相变，但强磁场极不同于低温，它比低温更有效，这是因为磁场使带电的和磁性粒子的远动和能量量子化，并破坏时间反演对称性，使它们具有更独特的性质。

强磁场可以在保持晶体结构不变的情况下改变动量空间的对称性，这对固体的能带结构以及元激发及其互作用等研究是非常重要的。固体复杂的费米面结构正是利用强磁场使得电子和空穴在特定方向上的自由运动从而导致磁化和磁阻的振荡这一原理而得以证实的。固体中的费米面结构及特征研究一直是凝聚态物理学领域中的前沿课题。当今凝聚态物理基础研究的许多重大热点都离不开强磁场这一极端条件，甚至很多是以强磁场下的研究作为基础。如波色凝聚只发生在动量空间，要在实空间中观察到此现象必需在非均匀的强磁场中才得以可能。又如高温超导的机理问题、量子霍尔效应研究、纳米材料和介观物体中的物理问题、巨磁阻效应的物理起因、有机铁磁性的结构和来源、有机（包括富勒烯〕超导体的机理和磁性、低维磁性材料的相变和磁相互作用、固体中的能带结构和费米面特征以及元激发及其互作用研究等等，强磁场下的研究工作将有助于对这些问题的正确认识和揭示，从而促进凝聚态物理学的进一步发展和完善。

带电粒子象电子、离子等以及某些极性分子的运动在磁场特别是在强磁场中会产生根本性变化。因此，研究强磁场对化学反应过程、表面催化过程、材料特别是磁性材料的生成过程、生物效应以及液晶的生成过程等的影响，有可能取得新的发现，产生交叉学科的新课题。强磁场应用于材料科学为新的功能材料的开发另辟新径，这方面的工作在国外备受重视，在国内也开始有所要求。高温超导体也正是因为在未来的强电领域中蕴藏着不可估量的应用前景才引起科技界乃至各国政府的高度重视。因此，强磁场下的物理、化学等研究，无论是从基础研究的角度还是从应用角度考虑都具有非常重要的科学和技术上的意义，通过这一研究，不仅有助于将当代的基础性研究向更深层次开拓，而且还会对国民经济的发展起着重要的推动作用。

近期的研究课题

1.强磁场下低维系统的输运性质和Shubnikov-deHaas效应（国家自然科学基金项目）

层状钙钛结构La-M-Mn-O(M=Ca,Sr,Ba)体系是1994年刚观察到巨大的巨磁阻效应的单位体系，其形成机制尚不清楚，并且到目前为止仅限于电阻的磁场关系和温度关系研究，其他输运性质的测量尚未见报道。我们将着重强磁场（直到20T）下Hall效应及其磁场关系和温度关系的研究，这是探索导电和巨磁阻效应的机制和电子结构的一个重要方法。另一方面，这一测量可以为观测量子振荡现象，如deHass-vanAlphen效应和Shubnikov-deHaas效应的条件，即h(>kBT和(c(>>1所必须的磁场强度作出判断。为开展这类材料费米性质研究奠定基础。

有机导体和超导体，由于小的电子有效质量和高的迁移率，10－20T强磁场可以满足观察量子振荡现象的必要条件。我们将利用磁阻测量中的Shubnikov-deHaas效应，研究有机导体和有机超导体的费米面性质作为主要目标，并研究其它输运性质。

以上研究中微弱信号的检测是这一研究中的关键技术之一，我们已经建立，有待进一步提高。高的样品质量是这研究的另一重要问题。否则，量子振荡会因为量子轨道受到碰撞而模糊不清。我们拟利用高质量的单晶或外延薄膜满足这一要求。

本项目的特色与创新之处：

1.利用20T强磁场和温度这一极端条件，以研究低维体系的电子能带结构，乃至费米面为目的的输运性质研究，在国内尚属首次；

2.层状钙钛矿结构导体La-M-Mn-O(M=Ca,Sr,Ba)的输运性质是凝聚态物理中的前沿课题。有关强磁场下电子能带结构和Hall效应的研究尚未见报道。

3.在强磁场和低温条件下，存在着新的科学机遇，可望新现象和新效应的发现。

2.高温超导体磁通动力学及高温超导机理的探索（院九五重点基金项目）

高温超导机理虽进行了大量的理论和实验研究，但至今仍然是一个未被解决的问题，对其正常态性质特别是低温下的正常态性质系统的了解将有助于对这一问题的正确揭示。由于高Tc材料的Tc太高，人们无法研究其低温下但仍处于正常态时的行为，同时由于上临界场又非常高，大大超过目前实验室所能达到的最大稳态场，因此以往那种用外加磁场迫使超导样品进入正常态的方法失去了意义。因此，选择Tc低但又能反映高温超导特征的合适体系对这一问题的研究尤为重要，这样就可以利用实验室所能达到的稳态强磁场条件，通过强磁场迫使超导样品进入正常态以开展其低温下的正常态特性研究，从而为正确揭示高温超导电性的机理提供实验依据。

高温超导体进入混合态后的行为虽然显示出和常规二类超导体相类似的行为，但存在众多的实验现象在常规理论的基础上不能得以解释。早在其发现后不久人们就注意到，在这类材料的H-T图上，除了临界场强Hc1与Hc2的曲线外，还多一条不可逆线Hirr(T)。进一步研究表明在Hc1与Hirr(T)之间的区域磁通点阵是不可移动的因而保持零电阻特征，而在Hirr(T)与Hc2之间的区域磁通点阵是可移动的故有电阻出现，意味着高温超导体的应用范围将局限在一定的Hirr(T)值之下。因此，探讨不可逆线的物理本质是否是内禀的以及哪些因素对其有影响，无论是物理的角度还是从这类材料今后的应用前景角度考虑都是非常有意义的。另外一个基本的但至今仍没有定论的问题是不可逆线之上的磁通动力学行为，常规的针对第二类超导体所提出的一些基本图象在Hirr(T)与Hc2之间的区域是否仍然成立，还有在这一区域的涡旋运动规律如何，特别是在高温下但钉扎势很弱的情况下的涡旋运动如何去描述等等，这些问题的澄清有待于实验上的更深入地系统研究。

主要研究内容:

1.高温超导电性的机理

选择具有低Tc但又能反映高温超导体特征的La-Sr-Cu-O系统作为研究对象，外加强磁场迫使超导样品进入正常态，开展很低温度但仍处在正常态时的输运性质，主要有三方面的研究内容，一是研究沿导电层的电阻率随温度的变化行为以探讨电子散射机制；二是研究沿垂直于导电层方向的电阻率随温度的变化行为，探讨相邻导电层之间的其它层性质对系统整体的性能影响，并探讨低温时沿导电层的电阻率和沿垂直于导电层的电阻率之比是否仍然象高温时那样强烈地依赖于温度；三是通过霍尔系数的测量，研究它随温度的变化行为以及这种变化是否可以基于费米液体理论得以解释。最终期望为正确揭示高温超导电性的机理提供实验依据；四是，由于高温超导体的未掺杂原型相是磁性绝缘体，通过掺杂引入了载流子，相应的磁性响应发生改变，在此过程中包含有丰富的物理相变内容，伴随着相变的发生，载流子的浓度和类型、局域化行为、铜氧化物层上的电子散射机理以及层间的藕合机理等均会明显改变，从而最终导致这类材料的整体性质的千变万化，深入研究各种相变的特征以及探讨局域化行为是本研究的主要内容之一。

2.混合态磁通动力学行为及相关的物理现象

从实验角度研究La-Sr-Cu-O高温超导体磁场下的电阻转变的展宽、临界电流密度随温度的变化规律、I-V曲线等。通过磁阻和I-V以及临界电流密度等的测量并结合磁化实验，希望对不可逆线的物理本质以及影响其行为的因素有所了解；通过不同的电流和磁场几何位型下的输运性质的测量并与已有的模型作定量地比较性研究，以探讨磁通运动的规律；对临界电流密度作深入的系统实验研究，探讨磁通钉扎机理以及改善磁场下临界电流密度的有效途径。最终希望在这些研究的基础上来间接地探讨高温超导体混合态时的磁通动力学行为。

3.强磁场下Bi－2201单晶的输远性质研究（国家超导攻关项目）

自从高温超导体被发现以来，对它的超导态进行了大量的实验及理论研究。人们发现它的超导态基本上是正常的，即除了相干长度较短及几乎没有同位素效应外高Tc材料在超导态上与超导体没有什么不同。但是，高温超导体的正常态却表现出很复杂的情况。尽管人们对高Tc材料的正常态有了许多了解，但仍然有许多问题尚未弄清楚。其中一个重要原因就是高Tc材料的Tc太高，人们很难研究它的低温行为。而同时它的上临界场又非常高，大约在100T以上。这么强的磁场大大超过目前实验室能够得到的最高稳态磁场。因此，以往那种加磁场迫使样品进入正常态的方法失去了意义。另一方面，有些高Tc材料的重要的实验现象必须得在较低的温度下澄清。例如，高Tc材料的电阻率在低温下正比于温度的一次方。而不是温度的五次方（电声相互作用的结果）。

有人认为，这可能是由于高Tc材料的德拜温度太低造成的。因为电阻率的T5行为仅在1/4德拜温度以下出现。如果假定德拜温度为100K，则T5行为应出现在25K以下。因此为了澄清这类疑难问题，也必须寻找一种Tc在10K以下的高Tc材料。热电势也有类似的情况。因此综合上面的分析，不难看出，为了更好地研究高Tc材料的正常态性质，我们必须寻找一种高Tc材料，它的Tc是越低越好。

Bi－2201相对所有高Tc材料具有最低的Tc（单晶样品大约在7K左右），而且它的结构相对简单，仅有一层铜氧面。但是2201相具有复杂的相关系，超导的Bi－2201仅存在于相图上一个很窄的范围内。早期甚至有人认为它是不超导的。因此许多有关Bi-2201相的物理工作都在不超导的样品上进行的。掺杂La可以使超导单晶相对容易获得，我们的最新结果是Tc可以高达25K，目的就是研究它的正常态输运性质。研究它的正常态电阻率是否起多大作用。研究它的霍尔系数是否有对温度很强的温度依赖性，而这种强的温度依赖性能否用费米液体的观点来解释。研究它的热电势能否用传统的理论来解释，从而为高Tc的研究工作提供重要的实验证据。

⑽ 纳米材料有什么应用

纳米技术应用非常的广泛，广泛的应用在航天科技，医疗器械以及智能领域方面。尤其是在如今这个科技时代纳米技术就显得更加的重要了，可以说纳米技术贯穿了我们的衣食住行在纺织物当中。添加适量的纳米颗粒之后，就可以起到一个杀菌除味的效果。而且纤维虽然说非常的结实，但是在秋天的事或者是冬天的时候很容易起静电，摸上去十分的烦人，但是如果加入金属纳米颗粒的话，就可以使这种静电现象消除。

现在甚至有能够进入血管的纳米机器人，它可以帮助你清理血液当中的有害物质，也能够疏导血栓。可以说这个技术在几十年前是根本不敢想象的，而如今却成为了最为先进的医疗手段之一。使得许多的病人重获新生。所以说纳米材料的应用范围非常的宽广，并且还在不断的延伸，是一件非常具有潜力的技术。