有机超导体.

有机超导体(Superconductor)1911年，荷兰物理学家翁纳斯发现：-273.15C,水银的电阻突然消失；1962年，约瑟夫森发现：当两块超导体被一层很薄的绝缘层隔开时，由于超导的作用，电子不会被该绝缘层阻隔，绝缘层两侧的电压为零“超导隧道效应”；1986年，陶瓷超导体，Tc35K；1987年，钇-钡-铜氧化物，Tc93K；90年代日本超导磁悬浮技术处于领先地位，磁悬浮列车（500kM/h）；1997年，70兆瓦超导发电机组成功发电，该发电机的超导线圈能产生4特斯拉的强磁场，内部储有液氦（-269C）以保持线圈的超导状态。1980年，丹麦，K.BechgaardD.Jerome发现第一个有机超导体；1993年，俄国，Grigorov，在经过氧化的聚丙烯体系中发现了从室温到700K都呈超导性的有机超导体超导态概述1911年，荷兰物理学家昂尼(H.Kammerlingh-Onnes)发现在4.2K附近，汞的电阻突然降为零，昂尼斯猜测超导材料处于一种新的状态，他把这种状态叫超导态，具有超导电性的材料叫超导体。超导体电阻降为零的温度称为转变温度或临界温度Tc昂尼斯因这一现象的发现于1913年,获诺贝尔物理学奖TcTo超导的基本现象从有限电阻状态（正常态）向零电阻（超导态）的过渡；外磁场不能穿透超导体（迈斯纳效应）；在临界温度(Tc)会发生某些性质的突变：比热、热电动势、霍耳效应、红外吸收超导性的确定和表征静压下临界物理参数：临界温度、临界磁场、临界电流；1933年，两位德国物理学家迈斯纳(W.F.Meissner)和奥赫森菲尔德(R.Ochsenfeld)发现，对于超导体，当从正常态变到超导态后，原来穿过超导体的磁通被完全排出到超导体外，在超导体内磁感应强度为零，称这一现象为迈斯纳效应。1970年，科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氰(SN)x具有超导性富勒烯族有机超导体C60:“球烯”、“富氏球”、“巴基球”、“富勒烯由60个碳原子组成的全碳分子，原子之间共价键连接，构成由12个五边形，20个六边形组成的球面结构。C60分子像是半径约5Å，可想象为刺猬状，轨道沿所有方向呈辐射状伸出。最低的能级轨道，易接受6个电子，当掺入金属后，C60从金属得到电子而形成电荷转移复合物盐。1991.4.A.F.Hebard,A.R.KortanK3-C60Tc=18K;1991.5.Rb-C60Tc=28K;Cs-Rb-C60Tc=33K;1992.9.I2-C60Tc=57K科学家预言：当富勒烯的碳原子数增加8倍，将会实现室温超导，由此对未来世界的各个领域产生不可估量的影响。C60有机超导体的超导转变记录不断更新：BCS理论超导电性的微观理论是由巴丁(J.Bardeen)、库珀(L.V.Cooer)和施里佛（J.R.Schrieffer)在1957年提出的，简称BCS理论，为此他们三人共获1972年诺贝尔物理学奖。现在考虑这样一种情况：设想有两个电子，它们的运动方向相反，但存在相互吸引作用，由于吸引作用它们被束缚在一起，形成电子对，称这样的电子对为库珀对。有机超导理论研究现状研究表明，组成库珀对的两个电子的平均距离约为10-6m，而晶格的晶格间距约为10-10m，即库珀对在晶体要伸展到几千个原子的范围。库珀对是作为整体与晶格作用的，库珀对的行为就像一个松散结合的大分子，它们在空间延伸的范围远大于晶格常数。成千上万个库珀对相互交叠，使电子系统获得某种“整体刚性”，它们能克服个别散射事件造成的阻力，而产生零电阻现象。当温度低于临界温度时，会有更多的库珀对形成，当温度逐渐升高，这些库珀对会逐渐解体，直到大于临界温度时，所有的库珀对解体。关于库珀对的成因，对于低温超导性现在已经公认为是晶格振动的贡献，对于高温超导电性，现在还有许多问题有待解释。下面给出低温超导体中库珀对的成因。电子在晶格中运动时，它把近邻的正离子吸向自己使得电子被正离子包围起来，这称为电子的离子屏蔽。库珀电子对的形成设想有两个电子1和2，在彼此靠得很近处通过，由于电子1带负电，由于屏蔽作用，电子2感受不到电子1的排斥作用，相反，等效地感受到的是吸引作用，当两个电子间引力作用大于库仑作用时形成库珀对。自由电子在晶体点阵中运动时，畸变可以像波一样传播，称为格波，对应的格波的能量子叫声子。电子-晶格相互作用也称为电-声相互作用，其本质是电子的运动会引起晶格振动。库珀电子对的形成也可表述如下：形成格波的过程相当于电子发射声子，把能量传递给电子,相当于电子吸收声子电子A声子电子B电子A声子电子A发射的声子被电子B吸收，两电子交换一个声子，使两电子间产生了间接的相互吸引作用最后形成库珀对1957年，Bardeen、Cooper、Schrieffer在处理金属低温超导现象所提出的模型获得了极大成功（BCS理论）：超导电与晶格振动（声子phonon）有关，超导的本质是被声子所诱发的电子克服了库仑排斥力而出现相互吸引，形成Cooper对。BCS理论的Tc公式可以很好地解释和预言金属低温超导现象，理论值与实验值相当吻合。1964年，受BCS理论的启发，Little提出了解释有机超导电性的“激子模型”(excitonmodel).eAB.....Little激子模型-+A是导电高分子材料（如聚乙炔）作为导电的主链，B是电子极化率大的侧链,(如：花青系色素分子)。当电子沿着主链运动到A位时，引起B处侧基的极化，正电荷诱导电荷分离：靠近主链处感生正电荷，这个正电荷随着传导电流的通过而变得极大，使随之而来的第二个电子被吸引到端部的正电荷附近，形成相互维系着的激子，结果促进了两个传导电子间的相互吸引。这个引力如果克服了传导电子间的库仑斥力，那么两个电子仿佛相互成对，这有利于超导电状态的形成。显然，这个模型类似与BCS理论的以“声子”为媒介的模型。应用激子模型对BCS理论的公式Tc做适当修改后，Little预言有机超导体的转变温度可提高到2000K.高分子科学领域中下一个诺贝尔奖会是谁呢？谢谢大家！