二硼化镁的发现及其性质、机理与应用前景

2001年3月初，日本科学家报道二元材料二硼化镁在39 K左右表现出超导特性。这个发现迅速激起了全世界范围内的研究热潮。对二硼化镁超导体性质的研究进展非常迅速，对二硼化镁超导体机理的认识也不断深化。理论计算表明，在二硼化镁中有不只一个能带跨越费米面，而且电声耦合所造成的费米面失稳完全可能在两个能带的费米面处产生能隙，这一点是二硼化镁超导体与传统超导体非常不同之处。有关两个能隙的图像后来被比热、核磁共振、电子隧道谱和角分辨光电子谱的实验广泛证实。有关两个能隙是如何形成的以及它如何影响超导特性是目前有关二硼化镁超导体研究的热点。

二硼化镁超导体在应用上的契机更让人激动。首先，这个超导体在20 K左右的温度，在8万倍于地球磁场的情况下可以承载很大的超导电流而且能耗极低。其次，二硼化镁材料的价格很低，而且远比陶瓷特性的氧化物高温超导体容易加工成形。此外，二硼化镁超导体的超导相干长度较长，容易制备出超导量子干涉器件用于微弱电磁信号的检测，在大地探矿、医疗仪器、环境和军事方面具有广泛应用前景。

中国科学家也已开展二硼化镁超导体的研究工作:中科院电工所应用超导重点实验室马衍伟研究员课题组、中科院物理所闻海虎研究员和日本东北大学K Watanabe教授等合作，在新型超导材料二硼化镁(MgB2)线带材制备及其性能研究中取得系列新进展。

相关知识:

超导体的概念及人们寻找超导体的过程：超导体顾名思义就是通电流后没有能量耗散的导体，它是由于大量配对电子凝结到一个“步调一致”的相干态后，其运动不受晶格散射的结果。1911年荷兰科学家昂纳斯发现水银的超导现象后，人们一直期望能找到室温超导体。1986年底，瑞士的倍诺兹和米勒首先在原来不曾想到的氧化物中找到了转变温度为30 K以上的超导体，在世界上掀起了一场对高温超导电性的追逐。目前氧化物超导体的转变温度已经高达130 多K，在某些方面的应用已经崭露头角。但由于其自身的特点，氧化物超导体在很多方面的应用受到限制。