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dq80jiang

铁杆木虫 (小有名气)

[求助] 为什么超导材料中有铁磁性相会降低材料的超导性能? 已有1人参与

为什么超导材料中有铁磁性相会降低材料的超导性能?因为超导电流要在磁场下才能产生,如果有铁磁性相,可不可以相当于外加磁场的作用和超导材料相会作用产生超导电流,就是在Tc以上将铁磁相磁化到一定程度,然后在降温过程中不加外场,单靠铁磁相的磁场能否产生超导电流,如果能产生超导电流,这个电流又会对铁磁性磁场有什么影响?本人不是很懂,请赐教。
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mljphy

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
dq80jiang: 金币+5 2014-07-16 10:33:17
铁磁相会形成宏观磁场会破坏Cooper对,形成不了超导,外加电场使Cooper对形成超导电流。在Tc以下,外磁场不能进入超导体内,因为被超导电流产生的磁场相互抵消了(迈斯纳效应)。如果外加磁场足够强,对于第二类超导,将形成由超导态和涡旋态构成的混合态,更强的超导,完全破坏了超导态。超导态的产生在高温超导中目前还是一个谜,但认为铁磁相能够产生超导不大可能。可能产生超导的机制有RVB态,反铁磁涨落等等。
一切都会慢慢好起来。
2楼2014-07-16 09:28:41
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dq80jiang

铁杆木虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by mljphy at 2014-07-16 09:28:41
铁磁相会形成宏观磁场会破坏Cooper对,形成不了超导,外加电场使Cooper对形成超导电流。在Tc以下,外磁场不能进入超导体内,因为被超导电流产生的磁场相互抵消了(迈斯纳效应)。如果外加磁场足够强,对于第二类超导 ...

谢谢指教,如果在Tc一下没有外磁场,是否也能产生超导电流,如果必须外磁场产生超导电流,为什么铁磁相磁化后具有的磁性不能代替外磁场,却会破坏超导性能?
3楼2014-07-16 10:33:15
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mljphy

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
dq80jiang: 金币+5 2014-07-16 15:13:16
leongoall: 金币+3, 多谢应助! 2014-07-16 20:38:36
引用回帖:
3楼: Originally posted by dq80jiang at 2014-07-16 10:33:15
谢谢指教,如果在Tc一下没有外磁场,是否也能产生超导电流,如果必须外磁场产生超导电流,为什么铁磁相磁化后具有的磁性不能代替外磁场,却会破坏超导性能?...

产生超导态并不需要外磁场,只需要将温度降到Tc以下。产生超导电流需要外电场。我不知道你在哪个资料上看到:产生超导需要外磁场帮助的结论。我所知道的恰恰相反,在Fe基超导发现以前,人们普遍认为超导和铁(反)磁性是不相容的,就像铜基超导中所体现出的:反铁磁奈尔态的压制后才能出现超导态。只是在从奈尔态过渡到超导之间存在一些目前还没有完全弄清楚的,与材料有关的新奇量子相,比如电荷条纹相,自旋密度波,向列相等以及赝隙的出现,我似乎没有听过从铁磁态直接过渡到超导态的情况,也没有看到过铁磁态能导致超导态的报到。
一切都会慢慢好起来。
4楼2014-07-16 11:35:55
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dq80jiang

铁杆木虫 (小有名气)

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4楼: Originally posted by mljphy at 2014-07-16 11:35:55
产生超导态并不需要外磁场,只需要将温度降到Tc以下。产生超导电流需要外电场。我不知道你在哪个资料上看到:产生超导需要外磁场帮助的结论。我所知道的恰恰相反,在Fe基超导发现以前,人们普遍认为超导和铁(反) ...

我的意思不是要磁场才能产生超导,而是有外磁场的情况下超导体会产生超导电流,形成一个与外磁场方向相反的内磁场。如果这个外磁场用铁磁相自身产生的磁场代替行不行。或者说我把一根纯Nb丝和一根纯铁丝贴到一起,利用铁的铁磁性形成的磁场在Tc一下是否可以使Nb产生超导电流?
5楼2014-07-16 15:18:31
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mljphy

金虫 (正式写手)

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5楼: Originally posted by dq80jiang at 2014-07-16 15:18:31
我的意思不是要磁场才能产生超导,而是有外磁场的情况下超导体会产生超导电流,形成一个与外磁场方向相反的内磁场。如果这个外磁场用铁磁相自身产生的磁场代替行不行。或者说我把一根纯Nb丝和一根纯铁丝贴到一起, ...

铁磁相自身产生的磁场也会破坏超导电性。库伯对是自旋相反电子的组态,超导是库伯对态的相干凝聚。有磁场存在会导致电子自旋取向一致,显然要求自旋相反的库伯对会被破坏。你的问题实际上是外磁场对超导的影响,而不是通过磁场(不管是外磁场还是像你说的自身铁磁相磁场)产生超导电流。“有外磁场的情况下超导体会产生超导电流”这句话容易误解。当然外磁场用铁磁相自身代替行不行,这个描述我不太能理解。这句话成立的前提似乎是超导态能与铁磁态共存,或是铁磁相能诱导超导态。
你说的情况是不是在讨论外磁场对超导态的影响时,这个外磁场用超导体本身的铁磁相代替。这个当然原理上没有问题,因为任何磁场本身就是通过电流(磁铁)产生。问题是超导体处于超导态时如何能够在自身存在铁磁相? 在外电场下,Fe丝能够在Tc以下的Nb丝中产生超导电流,应该可以,但这并不是Fe丝的功劳。
一切都会慢慢好起来。
6楼2014-07-16 17:20:59
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dq80jiang

铁杆木虫 (小有名气)

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6楼: Originally posted by mljphy at 2014-07-16 17:20:59
铁磁相自身产生的磁场也会破坏超导电性。库伯对是自旋相反电子的组态,超导是库伯对态的相干凝聚。有磁场存在会导致电子自旋取向一致,显然要求自旋相反的库伯对会被破坏。你的问题实际上是外磁场对超导的影响,而 ...

受益匪浅,谢谢指教!因为最近看了一点超导方面的文献,我自己对超导不懂,看到里面在ZFC和FC的过程中外加磁场导致超导体产生电流形成与外磁场相对抗的磁场,这样使超导体产生了抗磁性。我的意思是用铁磁相(比如纯铁)和超导体(比如纯Nb)两者粘到一起,这样是否可以代替ZFC和FC过程中外磁场的作用而使超导体产生抗磁性?

另外,如果在ZFC和FC过程中,磁化强度有突变,但不是由负值变成零或者正值,而均是正值或者负值,但是在某一温度下存在一个类似超导转变的突变,这样的能算是超导转变吗?
7楼2014-07-16 20:11:48
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mljphy

金虫 (正式写手)

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7楼: Originally posted by dq80jiang at 2014-07-16 20:11:48
受益匪浅,谢谢指教!因为最近看了一点超导方面的文献,我自己对超导不懂,看到里面在ZFC和FC的过程中外加磁场导致超导体产生电流形成与外磁场相对抗的磁场,这样使超导体产生了抗磁性。我的意思是用铁磁相(比如纯 ...

“用铁磁相(比如纯铁)和超导体(比如纯Nb)两者粘到一起”在ZFC和FC过程中代替外磁场使超导体产生抗磁性,看到磁化强度有突变(>0范围),我觉得这应该可以看作发生了超导转变。因为根据Messiner效应,在Tc以上超导体内磁化强度很小(M1,顺磁体),而在Tc以下,磁场B完全排出体外,也就是产生了一个与外部铁磁相(Fe)相抗衡的磁化强度,即:M2=-HFe。一般情况下M2>>M1,在FC和ZFC曲线上表现为随温度降低磁化强度突然升高(相变)。但具体的磁化曲线是什么形状,可能与材料有关,还与超导体的形状有关。你文献中的这个跃变曲线是什么样子?
另外需要指出的是这个超导电性是降温的结果,并不是有一块处于铁磁相的纯铁而产生的超导电性。我认为纯铁的作用跟外磁场一样,也就是跟超导体在外磁场中做ZFC和FC的结果应该一样。
一切都会慢慢好起来。
8楼2014-07-17 08:31:43
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dq80jiang

铁杆木虫 (小有名气)

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8楼: Originally posted by mljphy at 2014-07-17 08:31:43
“用铁磁相(比如纯铁)和超导体(比如纯Nb)两者粘到一起”在ZFC和FC过程中代替外磁场使超导体产生抗磁性,看到磁化强度有突变(>0范围),我觉得这应该可以看作发生了超导转变。因为根据Messiner效应,在Tc以 ...

附图是我做的10Oe下的ZFC和FC曲线,以及在2K条件下的超导滞后环,样品中还有Fe和Nb。我看很多书上都说在超导态下外加磁场会在超导体内产生超导电流,从而使超导体体现出抗磁性。
为什么超导材料中有铁磁性相会降低材料的超导性能?
无标题.jpg

9楼2014-07-17 20:12:13
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mljphy

金虫 (正式写手)

你的图很不错啊。
“超导态下外加磁场会在超导体内产生超导电流,从而使超导体体现出抗磁性。”这句话本身没有错。超导体已经是超导态了,加外磁场就会有Meissner效应,体现出抗磁性。第三和第四个图都是在超导态下测得的磁场响应曲线吧?有点奇怪。一般磁矩会随磁场线性增加,直到某个磁场突然降为零,这个磁场就是超导临界磁场。你的零附近的磁化强度可以放大看看吗?
一切都会慢慢好起来。
10楼2014-07-17 20:53:17
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