摘要本文研究了超導電性的發覺及其發展歷程，從傳統超導體到低溫超導體。并介紹了新型鐵基超導體的研究現況和超導電性的發展前景。通過對超導整個發展歷程的宏觀掌握，得到一些啟示，有助于進一步研究超導電性。
關鍵詞超導發覺；低溫超導；鐵基超導；發展歷程
中圖分類號O4文獻標示碼A文章編號1674-6708（2011）35-0079-01
超導電性是指當體溫升高至某臨界氣溫Tc以下時內阻完全消失的一種化學現象。超導電性的研究仍然是匯聚態化學的一個重要的研究領域。綜觀超導發展歷程，最初是發覺金屬系傳統超導體。因為其零界氣溫在液氦溫區（4.2k絕對零度左右），臨界氣溫太低，還不能得到廣泛的應用。科學家繼續找尋更高臨界體溫的超導材料。1986年，自英國科學家發覺銅氧化合物超導體，掀起了低溫超導研究的風潮。隨即，又發覺另一類鐵基低溫超導體，開創了超導研究的新領域。
1超導電性的發覺及其基本化學性質
1.1超導電性的發覺
高溫世界里蘊藏著神奇的化學現象，超導電性的發覺離不開高溫的獲得，昂內斯制造出一臺十分精致的裝置，先用蒸發氫使氫氣冷卻,再借助焦耳-湯姆孫效應使氬氣液化,總算在1908年7月10日首次制出液態氦，共獲得60mL的液氦，這是人類第一次獲得413K的高溫。在1911年，昂內斯研究了液氦氣溫下汞的內阻，發覺：當冷卻至氦的沸點（412K）時，內阻忽然降到0。當升溫到412K時這些現象消失;再冷卻時這些現象又會出現。于是金屬超導體的臨界溫度，昂內斯把這些在一定濕度下，內阻忽然降為零的現象稱為超導電性。自從有了這一偉大發覺，超導化學學便誕生了。
1.2超導體的基本化學性質
在發覺零內阻效應以后金屬超導體的臨界溫度，人們對超導體的化學性質進行了進一步深入探求。發覺了3個基本參數。臨界氣溫Tc（正常態轉變為超導態時的體溫）；臨界磁場Hc（當超導體表面的磁場硬度達到某個磁場硬度Hc時,超導態即轉變為正常態；若磁場增加到Hc以下時又步入超導態），Hc與氣溫的關系為；臨界電壓Jc（當超導體中的電壓超過某臨界電壓值Jc時，即轉變為正常態）.
臨界氣溫和邁斯納效應是超導體最基本的兩個數學性質。在此以后，人們還發覺了、超導穿透深度（巴黎穿透深度）、超導相干厚度、超導能隙，超導體的核素效應、壓力效應、宏觀量子效應、隧道效應、交流感應臺階效應、超導毗鄰效應等。在超導形成機制上，紐約兄弟提出了巴黎方（和，其中），這就是超導理論的二流體模型。直至1957年，法國科學家巴丁、庫珀和施里弗在《物理學評論》提出BCS理論，BCS理論把超導現象看作一種宏觀量子效應。即金屬中載流子和動量相反的電子可以配對產生所謂“庫伯對”，庫珀對在晶格當中可以無耗損的運動，產生超導電流。但理論依然不夠健全，人們仍在繼續探求超導形成的機理。
2低溫超導的發覺及鐵基超導的研究現況
2.1低溫超導的發覺及研究進展
1986年4月，IBM公司蒙特利爾實驗室的科學家阿歷克斯?繆樂（K.AlexMǖller）和喬治?貝諾茲（J.Georg）發覺了Tc達38K的La-Ba-Cu-O超導體，標志著氧化物低溫超導研究的開始。
低溫超導體一般是指在液氮濕度（77K）以上超導的材料。1987年2月，中國科大學數學研究所趙忠賢領導的研究小組獨立地獲得了Tc為92.8K的Ba-Y-Cu-O超導體。實現了超導臨界氣溫從液氦氣溫（4.2K）向很容易實現的液氮氣溫（77K）的轉變。早已發覺的氧化物超導體鑭鋇銅氧化物（LBCO）和釔鋇銅氧化物（YBCO），在結晶學上都是一種氮化物型結構。因而，研究這有利于人們進行進一步深入研究。在這一思路的指引下，科學家們在實驗室外不斷改變配方，不斷更換元素來合成可能的氧化物超導體。1987年末，我國留美學者盛正直等首先發覺了第一個不含稀土的鉈鋇銅氧低溫超導體。1988年初美國科學家研發成臨界氣溫為110K的鉍鍶鈣銅氧超導體。2001年1月臺灣科學家發覺新型MgB2超導體，其臨界氣溫只有39K，并且能承受很高的電壓，但是其相干寬度比砷化鎵型氧化物相干厚度要大。這也是一個低溫超導中的重大發覺。
2.2新型低溫超導體―鐵基超導的研究現況
自銅氧化物超導發覺以來，其超導機制尚未解決，因而科學家們都希望在銅基超導材料以外再找到新的低溫超導材料，從一個新的角度去研究低溫超導機制。希望最終解決這個超導形成機制之謎。
2008年1月初，德國科學家細野秀雄小組發覺在中，將部份氧以參雜的形式用氟代替，可使LaO1-的臨界氣溫達到26K，這一突破性進展開啟了一種新型低溫超導體―鐵基超導的研究風潮。3月25日，中國科技學院陳仙輝小組發覺氟參雜釤氧鐵砷化合物在臨界氣溫43K時也弄成超導體。3月28日，中國科大學數學研究所趙忠賢小組發覺PrO1-的超導轉變體溫可達52K，4月下旬,該小組又先后發覺在壓力環境下合成的SmO1-和-δ超導轉變體溫進一步升至55K等。目前，依照母體化合物的組成比和晶體結構，新型鐵基超導材料大致可以分為以下四大體系：1）“1111”體系，成員包括（Ln=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Y;Pn=P,As）以及（Dv=Ca,Sr）等；2）“122”體系,成員包括（A=Ba,Sr,K,Cs,Ca,Eu）等；3）“111”體系,成員包括AfeAs（A=Li,Na）等；4）“11”體系，成員包括FeSe（Te）等。
3推論
超導的研究經歷的一個艱辛的歷程，綜觀其光輝的發展史，從發覺到發展，都蘊涵著科學家們的研究智慧。相信隨著鐵基超導進一步深入研究，人們可以最終找到超導形成的機制以及得到臨界水溫更高、能夠得到廣泛應用的超導體。
參考文獻
[1]馬廷燦，萬勇，姜山.鐵基超導材料制備研究進展.中國科大學國家科學圖書館上海新館情報研究部，2009.
[2]戴聞，馮慶榮，高政祥.MgB2中的超導電性[J].自然科學進展，2002，12(9)：897-902.
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