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高温超导微观机理的研究进展.docx
资料介绍
高温超导微观机理的研究进展
高温超导通常指临界转变温度（Tc）高于液氮温度（77K）的超导材料，自1911年昂内斯发现汞的低温超导现象以来，超导研究已经历经百余年，而高温超导自1986年柏诺兹和缪勒发现铜氧化物高温超导后，便成为凝聚态物理领域最具挑战性也最具吸引力的核心问题之一。不同于传统低温超导可以用BCS理论完美解释电子通过声子耦合形成库珀对的超导机制，高温超导的非常规配对机理一直没有形成统一的共识，破解高温超导的微观机理，不仅能够推动基础物理学的前沿发展，更能为室温超导材料的探索和高温超导的大规模工程应用提供理论基础，其科学价值和应用前景都不可估量。
一、传统超导与高温超导的本质差异
要理解高温超导微观机理破解的难点，首先需要明确传统低温超导和高温超导在物理本质上的差异。传统低温超导体多为简单金属或合金，其临界转变温度普遍低于30K，1957年巴丁、库珀和施里弗提出的BCS理论成功解释了这类超导体的超导机制：在绝对零度下，动量相反、自旋相反的两个电子会通过晶格振动（声子）产生吸引相互作用，结合形成玻色子性质的库珀对，这些库珀对可以发生玻色-爱因斯坦凝聚，在晶格中无阻碍地运动，从而形成零电阻的超导态。BCS理论要求库珀对的结合能远低于声子能量，因此预测常规超导体的临界温度上限大约在30K左右，这一上限也被称为麦克米兰极限，而高温超导体的临界温度远突破了这一极限，说明其超导机理完全无法用传统的声子耦合机制解释。
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