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什么是超导? 精选

已有 5575 次阅读 2025-10-23 10:09 |系统分类:科研笔记

超导体具有两个独立的基本特性:零电阻和完全抗磁性。

由于目前没有其它材料具有这两个性质中的任何一个,所以实验上,只要观察到零电阻或完全抗磁性中的任何一个,那么恭喜你,你发现了一个超导体。另一个性质会自动出现。如果没有,那可能你测错了。

如果你真的确认观察到零电阻或完全抗磁性中的一个,而另一个证实不存在,那么恭喜你,你发现了一类新的物理现象。

实验上,确定零电阻要比确定抗磁性简单而准确的多,所以最常用最可靠的是零电阻数据。

那么什么是零电阻? 注意零电阻不是零电阻率,对于实验室快速判定超导体来说,计算电阻率并没有意义。在实验室中是零电压,因为我们测量的是电压信号。

当然我们实验上测不到零电压,目前最精确的纳伏表测量精度是10-9 V,但因为噪声原因,常到10-8 V。

10-8 V这个量级,基本都可以认定信号是噪声,可以认为是超导,但也不一定。纯Ag测量到的电压值也可以达到这个量级。

这个最小电压值,也就是噪声信号,与样品的密实度紧密相关,疏松的超导体会有更大的零电压噪声。

因为大部分材料的电阻率远大于Ag几百倍,所以如果你研究的不是纯金属、合金等,而用四引线法测到了10-8 V这个电压值(电流当然不能太小),那么就可以简单判定为超导体。

然而也不一定,因为我们观测到了新的物理现象,假零电阻。

image.png

以下的测量用的1mA的电流,可以看到几个超导体与以上测量Ag的最小电压值对比,甚至都要差一些,但这就是超导体,其中疏松的超导体KMoSe的噪声信号要大得多。(样品大小大致相似)

image.png



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