钚也是超导体

2002

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钚也是超导体
含钚化合物很可能也是一类超导体

November 24, 2002 　　

OURSCI NEWS STAFF -- Shiliang Li

钚: 危险而复杂的94号元素

　　〖日本茨城〗科学家第一次在基于钚的材料中发现了超导电性。他们发现由钚、钴和镓组成的一种合金在绝对温标18.5K以下存在超导性。这个温度反常的高，意味着除了重费米子系统、高温氧化物和传统的超导材料之外，含钚化合物很可能也是一类新型的超导体(J. L. Sarrao et al., Nature 420, 297(2002) )。

　　这项工作是由美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的John Sarrao和他的同事，以及在佛罗里达大学和德国的超铀元素研究所的合作者们共同完成的。他们发现，钚化合物的临界温度（Tc）比重费米子系统（基于铀和铈的化合物）要高一个量级。临界温度是超导材料的电阻变为零的温度。

　　这种材料同时还有很高的临界电流（超过此界限材料就失去超导特性的电流强度），这对其实际应用非常有利——当然钚危险的放射性会限制这一应用。这个很高的临界电流来源于材料中由于辐射导致的缺陷所产生的钉扎中心。

　　研究人员在测量样品的磁化率和比热的过程中发现这种材料的超导性。随后，他们测量了样品的磁化率和电阻对温度的依赖关系，发现其结果显示，该化合物 5f 轨道上的电子的局域化程度处在铈化合物与铀化合物之间的。

　　钚属于锕族元素，位于 5f 电子从局域化到退局域化的转变区，这使得它属于已知最复杂的的物质之一。研究人员们相信，钚的超导性直接来源于其奇异的电子性质。从临界温度的角度来看，它处在临界温度仅有1K左右的重费米子材料和临界温度高达100K的铜氧化合物之间。

　　该小组希望进一步的研究能够发现在其他危险性稍弱的超铀元素中也存在超导性。Sarrao说：“经验告诉我们，当一个超导体被找到的时候，它旁边的化合物很可能是也超导的，所以还有非常多的相关化合物需要研究。”

　　References:

　　1. Plutonium is also a superconductor , Physics Web |Story|

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收录时间：2002.11.24
作者：Shiliang Li
编辑：碧声
来源：三思编译

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