物質往往在於極端的環境條件之下,呈現出與常溫常壓下迥然不同的性質與狀態;超導現象就是其中一個例子。
所謂的超導體是指:當該物質處於其特定的臨界溫度(
critical
temperature, Tc)以下時,會產生超導現象,而主要的超導現象為零電阻及抗磁性。
零電阻是指電流流動時沒有阻力的現象,如此則產生永久電流。抗磁性則是將超導體放入磁場中,會完全排除其內部的磁場,具有磁浮現象,這也就是所謂的麥斯納效應(
Meissner
effect)。物質必須同時具備以上兩種特性,才可稱為超導體。
1911年,荷蘭雷登學院的
H. K. Onnes 在成功地將氦氣液化後,首度觀察到汞金屬(Hg)在
4.15 K (請注意絕對溫度0K約等於攝氏溫度-273℃,4.15K約為-268.85℃,以下依此類推)
時出現電阻突然消失的現象;而鉛的臨界溫度為7.2
K、錫的絕對溫度為
3.8K,至此所發現的超導體臨界溫度都非常的低,往往需在專業的實驗室中,花費大量的降溫成本才能夠實現。
然而超導體如果可以量產、市場化、普及化,其無電阻及具磁浮的特性,勢必掀起一場通訊與能源的革命!這個夢想引起各政府當局及研究人員的高度興趣,持續地投入財力、時間與人力,希望能找到所謂的「高溫」超導體,也就是突破以往超導體需在如此低的臨界溫度下才能發揮作用的限制,才有可能量產或市場化或普及化!!(所以,高溫超導的溫度並不是真的很高,不要誤會了喔!)
1973發現的鍺化鈮(Nb3Ge),將臨界溫度提高至
23.2 K; 1986 年,瑞士的科學家發現鑭鋇銅氧(La4.25Ba0.75Cu5O15-x),其臨界溫度「高達」35
K(其實是-238℃…..!);接著在
1987 年由吳茂昆與朱經武兩位教授等人,發現臨界溫度高達
90 K以上的超導體釔鋇銅氧化合物
(YBa2Cu3O7-x);1987
年法國的 Michel ,Maeda等人發現臨界溫度,
高達 110 K的超導體化合物……
而目前臨界溫度最高的超導材料
HgBa2Ca2Cu3O8+d 超導體,高達
135 K,而若其加壓至某個溫度,可再提升至
153 K!
研究超導體的研究人員們,目前仍在努力尋找理想中的高溫超導體。
參考資料來源:高
溫 超
導 體
之 簡
介(台大化學系劉如熹教授http://www.ch.ntu.edu.tw/~chemedu3/Lecture/superconductor.htm)