超導體的發展歷程（上）（History of Superconductivity）

超導體的發展歷程（上）(History of Superconductivity)
中華大學吳添全博士後研究/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

1911年，荷蘭科學家歐尼斯(Kamerlingh-Onnes)是超導現象的發現者，低溫物理學的開創者。他利用液氦量測水銀在極低溫時的電性，當溫度下降到4.2K時水銀的電阻完全消失，這種現象稱為超導電性。超導體的特殊電性的狀態命名為超導態（superconducting state），又超導態和正常態相變的轉換溫度為超導臨界溫度（superconducting critical temperature，以 Tc表示）。陸續在1913年，歐尼斯發現鉛（Pb, Tc = 7.2 K）和錫（Sn, Tc = 3.8 K）一樣具有超導性。1913年，由於歐尼斯對物質在低溫狀態下性質的研究以及液化氦氣，歐尼斯被授予諾貝爾物理學獎。

1930年代，發現鈮(Nb, Tc=9.2K)為所有純金屬中 Tc 最高者。接著化合物的超導特性也陸續被找到，特別是硬度高的材料如氮化物、碳化物之類，發現氮化鈮（NbN, Tc = 11.1 K）、碳化鈮（NbC, Tc = 17 K）。

1933年，邁斯納(W. Meissner)和奧克森菲爾德(R. Ochsenfeld)發現，超導鉛放在磁場中冷卻，只要金屬從正常態變到超導態後，磁力線就會完全被排除到超導體之外，不能通過超導體，超導具有完全抗磁性。此現象稱為邁斯納效應(Meissner effect)。

1950年，Maxwell等人發現臨界溫度會與同位素的原子平均質量的平方根成反比，故較重的同位素有較小的臨界溫度，此即所謂的同位素效應(Isotope effect)。引進超導體的自由電子與晶格振動有關的理論，此實驗結果影響到超導理論的研究發展。

1950年，維塔利•金茲堡同朗道在朗道二級相變理論的基礎上提出的一個描述超導現象的唯象數學模型-金茲堡-朗道方程。

1953-1973年，合金超導體也陸續被找到，釩化矽（V₃Si, Tc = 17.5 K），鈮化錫（Nb₃Sn, Tc = 18 K），鈮化鍺(Nb₃Ge, Tc = 23.2 K)。這種高場磁體，開闢了超導體在強電中的應用。

1957年，阿列克謝．阿布里科索夫(Alexei Abrikosov)研究超導體在外加磁場下的行為發現兩種不同性質，將其分類為第一類和第二類超導體(Type-I and Type-II Superconductor)。預測第二類超導體於磁場下其磁通線以三角晶格排列的點陣排列。2003年獲諾貝爾物理學獎。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity