Superkonduktor magnesium diborida (MgB2) tipe baru

Penemuan, sifat, mekanisme dan prospek penerapan magnesium diborida

At the beginning of March 2001, Japanese scientists reported that the binary material magnesium diboride showed superconductivity at about 39 K. This discovery quickly aroused a worldwide research upsurge. The research progress on the properties of magnesium diboride superconductors is very rapid, and the understanding of the mechanism of magnesium diboride superconductors is also deepening. Theoretical calculation shows that there is more than one energy band across the Fermi plane in magnesium diboride, and the instability of the Fermi plane caused by electro-acoustic coupling may completely generate energy gap at the Fermi plane of the two energy bands, which is very different between magnesium diboride superconductors and traditional superconductors. The images of the two energy gaps were later widely confirmed by experiments of specific heat, nuclear magnetic resonance, electron tunneling spectroscopy and angular resolved photoelectron spectroscopy. At present, how the two energy gaps are formed and how they affect the superconductivity are the focus of research on magnesium diboride superconductors.

Penerapan superkonduktor magnesium diborida bahkan lebih menarik lagi. Pertama-tama, pada suhu sekitar 20 K, superkonduktor dapat membawa arus superkonduktor yang besar pada medan magnet 80.000 kali medan magnet bumi, dan konsumsi energinya sangat rendah. Kedua, harga bahan magnesium diborida sangat rendah, dan jauh lebih mudah untuk diproses dibandingkan superkonduktor oksida suhu tinggi dengan karakteristik keramik. Selain itu, superkonduktor magnesium diborida memiliki panjang koherensi superkonduktor yang panjang, sehingga memudahkan persiapan perangkat interferensi kuantum superkonduktor untuk mendeteksi sinyal elektromagnetik lemah. Ini memiliki prospek aplikasi yang luas dalam pencarian geologi, instrumen medis, lingkungan dan militer.

Ilmuwan Tiongkok juga telah melakukan penelitian tentang superkonduktor magnesium diborida: tim peneliti Ma Yanwei, peneliti di Laboratorium Kunci Superkonduktivitas Terapan Institut Teknik Elektro Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, tim peneliti Wen Haihu, a peneliti di Institut Fisika Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, dan Profesor K Watanabe, dari Universitas Northeastern Jepang, telah membuat serangkaian kemajuan baru dalam persiapan dan penelitian kinerja kawat dan strip bahan superkonduktor magnesium diborida (MgB2) baru.

Pengetahuan yang relevan:

Konsep superkonduktor dan proses orang mencari superkonduktor: superkonduktor, sesuai dengan namanya, adalah konduktor tanpa disipasi energi setelah arus diterapkan. Hal ini mengakibatkan sejumlah besar pasangan elektron terkondensasi menjadi keadaan koheren dengan "langkah yang konsisten", dan gerakannya tidak mengalami hamburan kisi. Setelah ilmuwan Belanda Onas menemukan superkonduktivitas merkuri pada tahun 1911, orang-orang menantikan penemuan superkonduktor pada suhu ruangan. Pada akhir tahun 1986, Bernoz dan Miller dari Swiss pertama kali menemukan superkonduktor dengan suhu transisi lebih dari 30 K dalam oksida yang sebelumnya tidak terduga, sehingga memicu perburuan superkonduktivitas suhu tinggi di dunia. Saat ini, suhu transisi superkonduktor oksida telah mencapai lebih dari 130 K, dan penerapannya di beberapa area telah muncul. Namun, karena karakteristiknya sendiri, penerapan superkonduktor oksida dalam banyak aspek menjadi terbatas.