自旋波的研究方法

⑴ 自旋波的研究意义

自旋波的研究对于基础研究和实际应用都有重要意义。例如：自旋波的热激发是决定若干基本磁性随温度变化的重要因素；由材料中各种不均匀性引起的=0和0的自旋波之间的散射是决定铁磁共振线宽的重要弛豫机制；利用铁氧体中激发和传播的静磁波可制成多种在微波技术中有用的静磁波器件(如延迟线、滤波器、信噪比增强器等)。

⑵ 什么是自旋波

序磁性(铁磁、亚铁磁、反铁磁)体中相互作用的自旋体系由于各种激发作用引起的集体运动，称为自旋波或磁振子。正如固体中相互作用的原子体系由于各种激发作用引起的集体运动，称为点阵波(弹性波)或声子一样。早期，自旋波的概念曾用来精确解释低温下铁磁体饱和磁化强度m随温度上升而下降的规律。由大量具有未抵消自旋的原子组成的铁磁体，在=0K时，由于交换作用所有自旋平行排列(完全有序);当0K时，热激发使铁磁体中出现部分自旋的反向，而自旋间的相互作用使反向的自旋不固定在某些原子上，而是在自旋体系中传播，形成自旋的集体运动。可以应用波动或准粒子来描述这种集体运动，分别称为自旋波或磁振子。在不考虑自旋波之间相互作用的条件下，理论计算得到低温下铁磁体的饱和磁化强度随温度变化的较为精确的关系为
这个律为许多实验所证实，并成为确定交换积分的主要实验方法之一。在将自旋波看成准粒子的磁振子体系时，这些磁振子具有能量及动量。是相应的自旋波的(角)频率，是其波矢，h=2是普朗克常数。序磁性体的自旋体系具有不同频率和不同波矢
k的自旋波或不同能量和不同动量的磁振子。
由这些自旋波或磁振子分别组成自旋波谱或称磁振子谱。自旋波的频率与波矢或波数的函数关系称为自旋波谱或频散关系，在││很大的情形下，对于铁磁体，;对于反铁磁体，。
自旋波除上述的热激发外，还有其他的激发方法。例如，在铁磁共振中，在均匀恒定磁场作用下，利用均匀的高频磁场可激发=0的自旋波(即一致进动)，亦可在薄膜中激发一定波数的自旋波驻波，称为自旋波共振;利用非均匀的高频磁场可激发0的自旋波(即非一致进动)，大的自旋波称为交换波;小的自旋波称为静磁波;当
很小以至其波长与样品线度相当时称为静磁模。在高功率铁磁共振中，当微波功率超过某临界值时，由于一致进动与自旋波的耦合，某种自旋波可被激发。此外利用光子或中子与磁振子的非弹性散射也可激发自旋波。
自旋波的研究对于基础研究和实际应用都有重要意义。例如:自旋波的热激发是决定若干基本磁性随温度变化的重要因素;由材料中各种不均匀性引起的=0和0的自旋波之间的散射是决定铁磁共振线宽的重要弛豫机制;利用铁氧体中激发和传播的静磁波可制成多种在微波技术中有用的静磁波器件(如延迟线、滤波器、信噪比增强器等)。
研究自旋波的实验方法是利用自旋波与其他物理现象或因素的相互作用，例如磁共振方法、光散射方法和中子散射方法等。

⑶ 美国科学家FJ戴森的简介

出生于英国，1947年至美国康乃尔大学研究，1951年正式定居美国，1953年成为普林斯顿高等研究物理学教授至今。戴森教授不仅是位优秀的理论物理学者，更是一位关心人类命运、向往无限宇宙的睿智哲人。他一生优游数学、粒子物理、固态物理、核子工程、生命科学、天文学领域，志在探索未知的世界。戴森教授早年为量子电动力学的巨擘，与诺贝尔物理奖擦肩而过。1956年发表的《自旋波》论文受到无数引用，堪称物理学史上的重量级论文之一。戴森称，“自旋波”或许是他一生最重要的贡献。戴森教授于普林斯顿高等研究院服务四十年。戴森获得许多殊荣：伦敦皇家学会休斯奖（Hughes Medal）、德国物理学会蒲朗克奖（Max Planck Medal）、欧本海默纪念奖、以色列海法理工学院的哈维奖（Harvey Prize）等。他着有《全方位的无限》、《武器与希望》、《宇宙波澜》、《想象的未来》、《太阳、基因组与互联网：科学革命的工具》、《想象中的世界》等书，在科学界和大众中都激起极大的回响戴森出生于教师家庭，在中学时就成绩优秀，1966-1970年就读皇家艺术学院，学习家具设计和室内设计。学习期间他就从事许多设计活动，由他设计的名为“海上卡车”（The Sea Truck）的汽艇，获得设计协会奖和1975年的爱丁堡公爵特别奖。1974年，戴森开始自行设计球轮小推车，该小推车获得了1977年的建筑创新奖。1979年，戴森卖掉自己球轮小推车股份，自行研制一种新型气旋式吸尘器。1983年，戴森制造出自己的第一台吸尘器样机，这台非常具有后现代特色的粉红色产品被命名为“G-Force”，刊登于1983年的设计杂志封面。戴森在英国和欧洲并未找到合作伙伴，1985年，戴森带着他的产品来到日本，开始了事业的转机。1986年，日本开始销售 “G-Force”，1987年，“G-Force”在维也纳的英国设计展中亮相，1991年，G-Force日本获国际设计博览会奖。1993年，戴森在英国开设自己的研发中心和工厂。到目前，戴森的公司已经成为国际性的家电设计制造公司，在德国，日本等国都设立了分公司，主要生产吸尘器。1997年，戴森公司成为第一家获得欧洲设计奖的英国公司。中文名：戴森外文名：Freeman Dyson别名：戴森国籍：英国出生地：英国出生日期：1924职业：理论物理学者毕业院校：英国皇家艺术学院代表作品：《宇宙波澜》《全方位的无限生命为何如此复杂》《想象的未来》

⑷ Sci. Adv.: 磁性拓扑绝缘体CrSiTe3和CrGeTe3中的带隙可调

第一作者：Fengfeng Zhu, Lichuan Zhang, Xiao Wang

通讯作者：Fengfeng Zhu, Yuriy Mokrousov, Yixi Su

通讯单位：德国于利希研究中心, 德国彼得格林伯格研究所

许多理论工作都提出了拓扑绝缘体的玻色类似物，但它们的实验实现仍然非常罕见，特别是对于自旋系统。最近，二维（2D）蜂窝状范德华铁磁体已成为拓扑自旋激发的新平台。最近，德国于利希研究中心Fengfeng Zhu和Yixi Su, 德国彼得格林伯格研究所Yuriy Mokrousov等人在国际知名期刊 “Sci. Adv. "发表题为“ Topological magnon insulators in two-dimensional van der Waals ferromagnets CrSiTe3 and CrGeTe3: Toward intrinsic gap-tunability ”的研究论文。在这里，通过全面的非弹性中子散射研究和自旋波激发的理论分析，他们报告了在CrXTe3（X=Si，Ge）化合物中实现拓扑磁子绝缘体。证实了在磁子带交叉狄拉克点的间隙开口的非微观性质和内在可调性，同时在理论上证明了相应的间隙内拓扑边缘态的出现。在这一类卓越的二维材料中实现具有内在间隙不可调性的拓扑磁子绝缘体，无疑将在磁学和拓扑自旋电子学领域带来新的和迷人的技术应用。

图1： (A) 狄拉克磁子、拓扑磁子和微观磁子的带状色散示意图。(B) CrSiTe3的磁结构。在ab平面上，铬原子形成一个蜂窝状的晶格，由深蓝色的球体和绿色的实线表示。磁矩由红色箭头表示。平面内和平面间的第一和第二NN交换相互作用分别用紫色、绿色、黑色和黄色虚线表示。(C) 垂直于ab平面的视图显示了CrSiTe3的蜂窝状网络。蜂窝状网络是由Te原子和位于中心的Si-Si二聚体组成的分边八面体所笼罩。浅蓝色的箭头代表了第二个NN Cr原子之间的DM相互作用的键向，所有的DM向量沿c轴有一个共同的符号。

图2： CrSiTe3 中的自旋波激发。(A到C)分别在热中子三轴谱仪PUMA和IN8以及冷中子三轴谱仪IN12测量的CrSiTe3中磁子沿高对称方向的能量和动量分辨中子散射强度图。黑色实线是根据本文提出的Heisenberg-DM模型的参数计算出的磁子弥散曲线。(B)中的插图是虚线矩形部分的对比度调整图，以使声学分支容易看到。(C)中的插图显示了倒数空间中的确切扫描路径。(D到F)分别为(A)到(C)的计算出的磁子光谱强度图。计算出的光谱以1meV的能量分辨率进行卷积，与实验数据进行比较。(G) (B)中靠近K点的磁子光谱的放大图。(H) K点处磁子状态密度的能量扫描。实线是两峰高斯拟合的结果，拟合的峰位和误差条由灰色阴影的垂直虚线表示。r.l.u，倒数晶格单位。

图3： CrGeTe3中的自旋波激发。(A和B) 分别在IN8和IN12测量的CrGeTe3中沿高对称性方向的磁子的能量和动量分辨的中子散射强度图。黑色实线是计算出的磁子弥散曲线。(B)中的插图显示了带有高对称性点的投影BZ和实验中的扫描路径。(C和D)使用第2-NN DM相互作用模型对(A)和(B)进行相应的计算磁子光谱强度图。计算出的光谱以1meV的能量分辨率进行卷积，与实验数据进行比较。(E到G)在(A)中绿色箭头标记的1,2,3的位置靠近K点Q=(5/3,2/3,0)的恒定Q能量扫描的线型。实线是多峰高斯拟合的结果。峰值位置和误差分别由虚线和灰色阴影表示；相应的能量分辨率由带帽的黑色横条表示。(H到J）切口1、2和3的实际Q值位置由倒数空间中带中心点的黑色圆圈标记。红色实线是BZ的边界。

图4： DM相互作用对磁子弥散的影响。(A)中比较了不同DM相互作用强度的CrSiTe3的磁子弥散度。(B) 打开的全局带隙和DM相互作用的强度之间的关系；红色和蓝色的填充圆圈对应于从磁子带中提取的值。(C和D）单层CrSiTe3的边缘状态，分别为人字形和扶手形纳米带。色标代表沿板块的磁子波函数的重量。(E）CrSiTe3和CrGeTe3在铁磁有序相中的拓扑热霍尔传导率的温度依赖性。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi7532

论文主要通讯作者主页：

https://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Personen/JCNS/EN/Su_Y.html?nn=820902

⑸ 杨振宁的光辉事迹

杨振宁，1957年诺贝尔物理奖获得者、美籍华人科学家。
他1922年9月22日出生于中国安徽省合肥市。原籍安徽省原凤阳府。杨振宁的父亲杨克纯(字武之)是美国芝加哥大学的数学博士，回国后曾任清华大学与西南联合大学数学系主任多年。杨振宁1938年至1944年在中国西南联合大学物理系读书，先后获学士、硕士学位。杨振宁的学士论文的导师是吴大猷，硕士论文导师是王竹溪。1945年赴美求学，1948年获芝加哥大学哲学博士学位。1958年至1979年获普林斯顿大学和波兰、美国等6所院校的理学博士学位。曾先后任普林斯顿高级研究所研究员和普林斯顿大学教授。是美国科学院院士、英国皇家学会会员。1966年起任纽约州立大学石溪分校艾伯特·爱因斯坦讲座教授兼理论物理研究所所长。1999年5月21日正式退休，石溪分校同日将理论物理研究所命名为“杨振宁理论物理研究所”，同年被该校授予一等荣誉博士学位。

杨振宁于1956年与李政道教授共同提出弱相互作用中宇称不守恒原理，因而共获1957年诺贝尔物理学奖。这一原理彻底改变了人类对对称性的认识，为人们正确认识微观粒子世界开辟了新天地。提出非阿贝尔规范场理论，大大促进了四种基本相互作用的研究。在粒子物理方面做了大量的开拓性工作。另外，杨振宁还是统计物理、凝聚态物理、量子场论、数学物理等诸多领域中重要研究方向的先驱和奠基人。

1971年以来，他多次到中国探亲、访问和讲学，同时努力帮助中国学者和留学生在美进行科研和学习，在促进中美科技交流和合作中起了重要作用。1998年6月，清华大学授予杨振宁为清华大学名誉教授，1994年6月他被选为中国科学院首批外籍院士。

夫人杜致札（已故）是杜聿明的女儿，她是杨振宁在昆明西南联合大学附属中学教书时的学生。他们于1950年结婚，生有两子一女：长子杨光诺、次子杨光宇和女儿杨又礼。

2004年12月24日，杨振宁与潮汕女子翁帆在汕头市民政局涉外婚姻登记处办理了结婚登记手续。

附其传记如下：
杨家原籍安徽省原凤阳府。杨振宁的曾祖父杨家驹(字越千)曾任安徽省太湖县的都司。1877年任满回原籍，途经合肥，为朋友挽留定居于此。杨振宁的父亲杨克纯(字武之)是他祖父杨邦盛(字慕唐)的长子。杨武之是美国芝加哥大学的数学博士，回国后曾任清华大学与西南联合大学数学系主任多年。
杨振宁出生在合肥县(今合肥市)县城西大街四古巷。1933—1937年在北京崇德中学上学，1937年秋进入合肥省立第六中学。1938年初他们一家到了昆明，杨振宁进入昆华中学高中二年级学习。1938—1942年就学于西南联合大学。
西南联合大学教授阵容十分强大。教杨振宁大一国文的有朱自清、闻一多、罗常培和王力等。杨振宁跟赵忠尧学习大一物理，跟吴有训学习大二电磁学，跟周培源学习大二大学。他的学士论文的导师是吴大猷。吴大猷先生给了他一篇罗森塔耳(J.E．Rorenthal)和墨菲(GM Murphy)于1936年写的关于群论和分子光谱的总结性文章。杨振宁的父亲杨武之在芝加哥大学的博士论文导师是代数专家狄克逊，杨武之让杨振宁从狄克逊写的《现代代数理论》中学习群表示理论。杨振宁发现书中仅用二十几页就将群表示理论讲得清清楚楚，极合他的口味。实际上，当他还是一个高中学生的时候，就从他父亲那里学到一些群论的基本原理，曾被放在父亲书架上的斯派塞的(有限群论)(Die Theorie der Gruppen van endlicher Ordnung, 1923)中的美丽图形强烈地吸引住。他的家庭使他很早就受群论的熏陶。他写学士论文的经历，又使他对群论与对称性在物理中的应用有了深刻的印象。
杨振宁于1942年毕业于西南联合大学，进入清华大学研究院学习2年。他的硕士论文导师是王竹溪。在杨振宁进人清华大学研究院之前，曾听了王竹溪一系列关于相变的演讲，使他了解到相变是很重要的问题。在王竹溪指导下，他完成题为“超晶格统计理论中准化学方法的推广”的统计力学文章，这篇文章与一些其他工作合起来成为他的硕士论文。在研究院这2年间，他也从马仕俊那里学习到很多场论知识。
吴大猷和王竹溪引导杨振宁走的两个方向是对称原理和统计力学。杨振宁始终强调这是他一生中主要的研究方向。
1944年夏，杨振宁考取了留美公费生，按照考试委员会所选定的专业，他报考了高电压专业。按照考试委员会“凡录取各生应在原机关服务留待后信”的规定，杨振宁从1944年秋到1945年夏，在西南联合大学附属中学教了一年高中数学。他一面教书一面学习和研究场论，彻底地学习了泡利所写的关于场论的总结文章。
杨振宁在昆明的7年，打下了坚实的基础，也基本上决定了他今后研究的主体方向。爱因斯坦、狄拉克、费米当时已经是他最崇敬的三位物理学家。 1945年11月下旬他到达美国，原希望师从费米，但费米已离开了哥伦比亚大学，去处不明，使他甚为失望。几经周折，最后才在张文裕教授那里打听到费米即将去芝加哥大学的消息。
1946年初，杨振宁到芝加哥大学注册成为研究生。开学不久．他向费米提出，希望在他的指导下写一篇实验论文。但费米的实验室当时在阿贡，杨振宁是外国人，不能进入阿贡实验室。
后来，费米介绍杨振宁到艾里逊(S.K.Allison)的实验室去工作。当时这个实验室正在造一台40万电子伏的加速器。杨振宁和另外五六个同学花了大约20个月的时间，帮助艾里逊造成了加速器。可是，他用此加速器所做的实验却不成功。杨振宁接受了泰勒的建议，放弃实验，而把他当时已差不多写好了的一篇理论文章作为博士论文。
泰勒对群论在物理中的应用有很直观的见解。杨振宁从他那里学到不少东西，杨振宁的题为“核反应与关联测量中的角分布”的博士论文就是结合了物理见解与群论方法的一项工作。
在芝加哥期间，杨振宁一方面从事粒子物理的研究，一方面继续发展他对统计力学的兴趣。他花了很大力气读昂萨格在1944年所写的关于二维Ising模型的文章，为了理解顺磁化的机制，他还研究了布洛赫关于自旋波的文章及贝特1931年和赫尔谈1938年的文章。这一段努力，虽然没有立刻得出成果，却为他后来的工作打下基础。
费米和泰勒，特别是费米的研究风格的特点，杨振宁认为是从物理现象出发，不是自原理出发。杨振宁称这种方法为归纳法，对他有很大的影响。他说他在中国学到了推演法，在芝加哥大学学习了归纳法，先后得到了中西教育精神的好处。
杨振宁在芝加哥大学活跃的学术气氛中，接触到最有发展前途的一些研究方向。那时正值粒子物理开始新的蓬勃发展。他与同辈的工作者和这门学科一同成长。在为他60岁生日的一篇演讲《读书教学四十年》中；他说：“(我们)很幸运。”
1949年春，杨振宁申请到普林斯顿高等学术研究所去做博士后研究，因泡利和朝永振一郎要到那里，那里还有一批在重整化领域中很活跃的年轻的理论工作者。当这个所的所长奥本海默接受了杨振宁的申请之后，费米劝告他在那里不要超过一年，因为那里的物理太抽象了。实际上，费米、艾里逊和泰勒已得到芝加哥大学的同意，在1950年再将杨振宁聘请回来。
1950年春，奥本海默给杨振宁在高等学术研究所继续工作5年的机会，当时杨振宁有几种选择，但最重要的是要决定是否回芝加哥大学，他完全记得费米的告诫：不要在这个研究所待太久。可是他的女朋友杜致礼那时正在纽约读书，离普林斯顿只有一小时的火车路程。所以，他最后决定留在普林斯顿。杜致札是杜聿明将军的女儿，是杨振宁在昆明西南联合大学附属中学教书时的学生。他们于1950年8月26日结婚，生有两个儿子和一个女儿。长子杨光诺生于1951年，次子杨光宇生于1958年，女儿杨又礼生于1961年。
1952年12月中旬，杨振宁收到布鲁克海文国家实验室Cosmotron加速器的部主任柯林斯(G.B.Collins)的信，邀请他访问布鲁克海文一年。Cosmotron是当时世界上最大的(3吉电子伏)质子加速器，可以产生 介子和奇异粒子，许多实验组都在那里工作，做出许多有趣的结果，为此杨振宁决定接受这一邀请，于1953—1954年在布鲁克海文实验室工作了一年。1954年回到普林斯顿，1955年晋升为教授。
杨振宁在普林斯顿，自1949到1966年前后17年，他自己说这是他一生中研究工作做得最好的时期。1965年春，奥本海默告诉杨振宁．他准备从普林斯顿高等学术研究所所长的职位上退休，他想向董事会推荐杨振宁做他的继任人。杨振宁告诉奥本海默，自己不想成为这个所的所长。奥本海默让杨振宁想一想再决定，经过考虑，杨振宁在一封给奥本海默的信中说：“我不能肯定我会成为一个好所长，但我肯定不欣赏一个所长的生活。”尽管如此，命运给杨振宁作了一个新的安排。在1964—1965年间，纽约州政府在纽约州内的大学中设置了五个爱因斯坦讲座教授的职位。纽约州立大学石溪分校的校长托尔(J.S.Toll)和物理系主任邦德(T.A.Pond)与杨振宁接触，希望他接受该校的爱因斯坦讲座教授的职位。托尔和邦德并希望在石溪分校建立一个理论物理研究所，由杨振宁当所长。这是一个很小的研究所，管理起来很容易，考虑以后，杨振宁接受了石溪的邀请，于1966年到职。
1991年，本文作者写信给托尔，托尔在1991年2月22日的回信中说:“杨振宁到石溪分校是该校发展中最大的一件事。”该校自杨振宁到校后，一跃而成为美国注重研究的大学之前茅。他对全校的研究空气，对物理系数学系的教师阵容，对理论物理研究所的研究方向，对学校与社会的关系，都发生了巨大的影响。”
石溪分校的现任校长马伯格(J.H.Marburger)在1991年 4月1日给本文作者的回信中说:“杨教授来到石溪，是石溪在发展成为一个优秀的研究学术机构过程中的突破，使石溪成为美国一个优秀的科学中心。”
1971年夏天杨振宁访间了新中国，是知名华人学者访问新中国之第一人；为中美文化交流，为中美人民之相互了解，起了极大作用，深得毛泽东主席和周恩来总理的赞誉。
杨振宁于1983年回忆1971年的感受与感想时说:“(那时)我想我对于中国和美国都有一些认识，而且都有浓厚的感情，在这两个大国初步接近的形势下，我认识到我有一个做桥梁的责任，我应该帮助建立两国之间的了解和友谊。”
确实，杨振宁从1971年以来在这些方面做了大量工作，他于1977年出任全美华人协会首任会长，为促进中美建交(1979年)做了许多工作。1981年他在石溪分校设立了CEEC奖金，自美国和香港捐资支持中国各大学、各研究所人员到石溪做访问学者，迄今已有80余人得到此项支持，其中绝大部分已回国到原单位服务。
1983年杨振宁在香港创立中山大学高等学术研究中心基金会，自任基金会主席。8年以来基金会捐助中山大学1000多万港币，支持了中山大学近百项研究项目，并为中山大学建成一座研究大楼。
自1986年起，杨振宁接受陈省身教授邀请，在南开大学数学研究所内组织了理论物理研究室。数年来该室在国际数学物理学界已颇有声誉。
杨振宁于1957年获得诺贝尔奖，1980年获得拉姆福德(Rumford)奖，1986年获得美国国家科学奖章。他有多项荣誉学位，也是中国许多大学的名誉教授。
杨振宁的特征、个性、为人
杨振宁的工作最引人注意的特征是眼光深远，善于做一二十年以后才为别人注意的题目。1954年关于规范场的工作，在20多年以后大家才认识到它的奠基性的价值。1967年的杨一巴克斯特方程，也几乎20年以后才被大家认识。并且这两项工作都会在今后几十年内继续发生重大影响。选择做这种工作的秘诀在哪里？本文作者曾以此求教于杨振宁。他说，第一，不要整天跟着时髦的题目转，要有自己的想法。第二，要小题目大题目都做。专做大题目的人不容易成功，而且有得精神病的危险。规范场虽然是大题目，可是1967年做的杨一巴克斯特方程却是小题目。那么小题目怎么变大了呢？这就是第三，要找与现象有直接简单关系的题目，或与物理基本结构有直接简单关系的题目。杨---巴克斯特方程之发现，起源于公式(3)的问题，那是最简单的、最基本的量子多体问题。研究这种问题，容易得出有基本价值的成果，研究这种问题的方法，容易变成有基本价值的方法。
本文作者问杨振宁，在他的研究经历中有没有失败的地方？他说当然有，最重要的是他在60年代没有掌握对称性之自发破缺的重要性。“我那时不喜欢自发破缺，有一套原因，现在看起来是错的，在我的《选集》一书的第67页上有关于此点的讨论。”
杨振宁喜欢做开创性的工作，喜欢走进新领域。这种取舍是否有缺点？杨振宁说：“当然有，不过天性如此，不能勉强。”
1986年6月4日杨振宁在北京和许多研究生谈话，讲到他认为做物理研究之三要素是三个 p：Perception，Persistence，Power，即眼光、坚持与力量。(他解释，三者缺一不可，但以眼光与力量为较重要，有了此二者，坚持是自然的事。) 依据这个看法我们衡量杨振宁的工作，发现确实是三者俱备：他的眼光深远是惊人的，他的坚持能力可以从规范场的工作和1952年自发磁化强度的计算看出，他的力量则在许多工作中显示出来。1956年的宇称不守恒工作充分显示出他分析物理问题的力量；1962年关于非对角长程序的文章，则同时显示了他研究物理、研究数学的力量。
杨振宁常常向他的学生们讲直觉的重要，而且强调直觉是可以经过训练而加深的。他说一个人，无论是大学生、研究生、教授，都应当培养自己的直觉、相信自己的直觉。如果发现直觉与现象或原理或新知识冲突，那是最好的深化自己直觉的时候，这时如果能把冲突原因弄清楚，会有更上一层楼的效果。这是不容苟且的事情，马马虎虎、随随便便就相信书上的或别人的话的态度是要不得的。
古人说“文如其人”，用在杨振宁身上很恰当：认识杨振宁的人都知道他待人以诚．从不投机取巧、仗势欺人或哗众取宠。看他的文章也有同样的感受。他的文章里没有花言巧语，没有故弄玄虚，没有无的放矢，处处都是真枪实弹地打硬仗。他的文章有的写得很容易读，例如关于宇称不守恒的那一篇，可是在数学用得多的文章中他通常写得太浓缩，使读者望而生畏，例如非对角长程序一文则很不容易了解。显然他在写后一类文章时把数学推理放到第一位，而把读者的感受放到末位。
杨振宁喜欢陈师道(后山诗话)中讲的“宁拙毋巧，宁朴毋华”，他说这也是他喜欢的做学问的态度。
杨振宁的科学论文虽然有时嫌过于浓缩，但从不给读者仓促成稿的印象。关于这一点，最好的例子是前面提到过的二分量中微子理论。那时先后有三篇文章发表：萨拉姆的、朗道的、杨振宁与李政道的，三者的主体结果是一样的，可是杨振宁、李政道的文章旁及其他问题，考虑周详，尤其重要的是他们讨论了细致平衡，从而指出当时的中微子截面实验结果是错误的。这是其他两篇文章没有考虑到的。杨振宁写论文是很谨慎的，这也许是他在1983年出版的他的《选集》的序中引用杜甫的诗句“文章千古事，得失寸心知”的原因吧。
杨振宁喜欢帮助别人，在芝加哥大学做研究生时(19461948)，就已经是有名的学生一老师。在1985年，他的同班同学斯坦伯格(J.Steinberger)回忆那时的情形，这样描述：“在我们中间最令人印象深的学生一老师是杨振宁，他来自战时困境中的中国，虽然只有24岁，可是已经熟悉了全部的近代物理。”米尔斯在一篇关于他和杨振宁1954年怎样合作的文章写道：“(我)与杨振宁在同一个办公室工作。杨振宁当时已在许多场合中表现出了他对刚开始物理学家生涯的年轻人的慷慨，他告诉我关于推广规范不变性的思想…。”
杨振宁的研究生数目不多。他在普林斯顿高等学术研究所时没有研究生，他后来到了石溪，许多人以为他会收很多研究生，可是他没有。他说他不是“帝国的建造者”(Empire Builder)，而且他“没有很多好题目给研究生做”。迄今跟他做博士论文的不到 10人，其中最有名的是赵午(Alexander W.Chao)，杨振宁说他很得意的一件事是1974年赵午得到博士学位前后，他硬迫，或几乎硬迫赵午改行去研究加速器理论。杨振宁回忆说：“赵午能力很强，可是我说粒子理论一行里粥少僧多，每年每人能做出有意义的结果很少。相反地，加速器原理里面有很多问题，可是年轻人都不晓得这一行，不知道其中粥多僧少。”赵午改行后极为成功，很快即闻名于世界。

⑹ 鸟群是怎样自觉保持队形的

因为为了缩短飞行时间，保证高质量，它们一般都是通过各种不同的习性来进行合理的要求，鸟类才会如此自律。

意大利国家研究委员会的同事最近在连续极限下使用了自旋波模型，将鸟类视为大型流体动力系统中的液体成分，自旋波和密度波都存在，但有时它们在远行之前减弱和消失。

研究人员发现，在小鸟群中，只有自旋波可以传播，而在大型鸟类群中，密度波占主导地位，而在中等鸟类群中，既没有波传播，也使得这种鸟群不能稳定地存在，这一结果对其他动物群体，如鱼类和哺乳动物也有启发意义。

⑺ 什么是自旋波

序磁性(铁磁、亚铁磁、反铁磁)体中相互作用的自旋体系由于各种激发作用引起的集体运动，称为自旋波或磁振子。正如固体中相互作用的原子体系由于各种激发作用引起的集体运动，称为点阵波(弹性波)或声子一样。早期，自旋波的概念曾用来精确解释低温下铁磁体饱和磁化强度m随温度上升而下降的规律。由大量具有未抵消自旋的原子组成的铁磁体，在=0K时，由于交换作用所有自旋平行排列(完全有序)；当0K时，热激发使铁磁体中出现部分自旋的反向，而自旋间的相互作用使反向的自旋不固定在某些原子上，而是在自旋体系中传播，形成自旋的集体运动。可以应用波动或准粒子来描述这种集体运动，分别称为自旋波或磁振子。在不考虑自旋波之间相互作用的条件下，理论计算得到低温下铁磁体的饱和磁化强度随温度变化的较为精确的关系为

这个律为许多实验所证实，并成为确定交换积分的主要实验方法之一。在将自旋波看成准粒子的磁振子体系时，这些磁振子具有能量及动量。是相应的自旋波的(角)频率，是其波矢，h＝2是普朗克常数。序磁性体的自旋体系具有不同频率和不同波矢 k的自旋波或不同能量和不同动量的磁振子。 由这些自旋波或磁振子分别组成自旋波谱或称磁振子谱。自旋波的频率与波矢或波数的函数关系称为自旋波谱或频散关系，在││很大的情形下，对于铁磁体，；对于反铁磁体，。
自旋波除上述的热激发外，还有其他的激发方法。例如，在铁磁共振中，在均匀恒定磁场作用下，利用均匀的高频磁场可激发=0的自旋波(即一致进动)，亦可在薄膜中激发一定波数的自旋波驻波，称为自旋波共振；利用非均匀的高频磁场可激发0的自旋波(即非一致进动)，大的自旋波称为交换波；小的自旋波称为静磁波；当 很小以至其波长与样品线度相当时称为静磁模。在高功率铁磁共振中，当微波功率超过某临界值时，由于一致进动与自旋波的耦合，某种自旋波可被激发。此外利用光子或中子与磁振子的非弹性散射也可激发自旋波。
自旋波的研究对于基础研究和实际应用都有重要意义。例如：自旋波的热激发是决定若干基本磁性随温度变化的重要因素；由材料中各种不均匀性引起的＝0和0的自旋波之间的散射是决定铁磁共振线宽的重要弛豫机制；利用铁氧体中激发和传播的静磁波可制成多种在微波技术中有用的静磁波器件(如延迟线、滤波器、信噪比增强器等)。
研究自旋波的实验方法是利用自旋波与其他物理现象或因素的相互作用，例如磁共振方法、光散射方法和中子散射方法等。

⑻ 有什么办法能让正电荷这个缩头乌龟从原子核中提取出来并存储成最高密度的纯电池

功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。
功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85 % 。我国高技术(863)计划、国家重大基础研究[973]计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量研究成果。
引言：提起“纳米”这个词，可能很多人都听说过，但什么是纳米，什么是纳米材料，可能很多人并不一定清楚，本文主要对纳米及纳米材料的研究现状和发展前景做了简介，相信随着科学技术的发展，会有越来越多的纳米材料走进人们的生活，为人类造福。

纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。 研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。 1研究形状和趋势 纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术，带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究，在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓紧纳米材料和柏米结构的立项，迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。 纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒为7urn的pd，屈服应力比粗晶pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注，晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望， 根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位，世界发达国家的政府都在部署本来10～15年有关纳米科技研究规划。美国国家基金委员会（nsf）1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标；美国darpa（国家先进技术研究部）的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象；日本近年来制定了各种计划用于纳米科技的研究，例如 ogala计划、erato计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划，1997年，纳米科技投资1.28亿美元；德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划；英国政府出巨资资助纳米科技的研究；1997年西欧投资1.2亿美元。据1999年7月8日《自然》最新报道，纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意；美国总统克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究，决定加大投资，今后3年经费资助从2.5亿美元增 加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。 2国际动态和发展战略 1999年7月8日《自然》（400卷）发布重要消息 题为“美国政府计划加大投资支持纳米技术的兴 起”。在这篇文章里，报道了美国政府在3年内对纳米技术研究经费投入加倍，从2.5亿美元增加到5亿美元。克林顿总统明年2月将向国会提交支持纳米技术研究的议案请国会批准。为了加速美国纳米材料和技术的研究，白宫采取了临时紧急措施，把原1.97亿美元的资助强度提高到2.5亿美元。《美国商业周刊》8月19日报道，美国政府决定把纳米技术研究列人21世纪前10年前11个关键领域之一，《美国商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领域（其它两个为生命科学和生物技术，从外星球获得能源）。美国白宫之所以在20世纪即将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视，其原因有两个方面：一是德科学技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测，估计能达到14400亿美元，美国试图在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。美国基础研究的负责人威廉姆斯说：纳米技术本来的应用远远超过计算机工业。美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米技术最为重要的组成部分。在《自然》的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装体系和高比表面纳米颗粒制备与合成方面领导世界的潮流，在纳米功能涂层设计改性及纳米材料在生物技术中的应用与欧共体并列世界第一，纳米尺寸度的元器件和纳米固体也要与日本分庭抗礼。1999年7月，美国加尼福尼亚大学洛杉矾分校与惠普公司合作研制成功100urn芯片，美国明尼苏达大学和普林斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘，这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系，10bit／s尺寸的密度已达109bit／s，美国商家已组织有关人员迅速转化，预计2005年市场为400亿美元。1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应，到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世，在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。 最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量，在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目，正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉，新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇，美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。 3国内研究进展 我国纳米材料研究始于80年代末，“八五”期间，“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目，组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作，国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题，国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后，纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头，地方政府和部分企业家的介入，使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。 目前，我国有60多个研究小组，有600多人从事纳米材料的基础和应用研究，其中，承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有：中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学，还有吉林大学、东北大学、西安交通大学、天津大学、青岛化工学院、华东师范大学，华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学 研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金（晶态、非晶态及纳米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体，建立了相应的设备，做到纳米微粒的尺寸可控，并制成了纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新，取得了重大的进展，成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷；在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变；在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果；在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属gd；设计和制备了纳米复合氧化物新体系，它们的中红外波段吸收率可达 92％，在红外保暖纤维得到了应用；发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法；发现全致密纳米合金中的反常hall－petch效应。 近年来，我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果，引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成：利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，用这种技术合成的纳米管，孔径基本一致，约20urn，长度约100pm，纳米管阵列面积达到 3mm 3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列，在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备：首次大批量地制备出长度为2～3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1～2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。英国《金融时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。三是氮化嫁纳米棒制备：首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3～40urn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒，并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功，推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是制备成功一维纳米丝和纳米电缆，该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后，许多外国科学家给予高度评价。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶；发现了非水溶剂热合成技术，首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬（crn）、磷化钴（cop）和硫化锑（sbs）纳米微晶，论文发表在1997年的《科学》杂志上。七是用催化热解法制成纳米金刚石；在高压釜中用中温（70℃）催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉，论文发表在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金---从四氯化碳（cc14）制成金刚石”一文，予以高度评价。 我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累，在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地，中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、中国科技大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，培养高水平的纳米材料研究人才做出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。 在过去10年，我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料，研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导cvd、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置，发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法，研制了性能优良的多种纳米复合材料。近年来，根据国际纳米材料研究的发展趋势，建立和发展了制备纳米结构（如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、mcm－41等）组装体系的多种方法，特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验，已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性，推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全，达到了国际90年代末的先进水平。 综上所述，“八五”期间我国在纳米材料研究上获得了一批创新性的成果，形成了一支高水平的科研队伍，基础研究在国际上占有一席之地，应用开发研究也出现了新局面，为我国纳米材料研究的继续发展奠定了基础。10年来，我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400多篇，在国际上排名第五位，其中纳米碳管和纳米团簇在1998年度欧洲文献情报交流会上德国马普学会固体所一篇研究报告中报道中国科技工作者发表论文已超过德国，在国际排名第三位，在国际历次召开的有关纳米材料和纳米结构的国际会议上，我国纳米材料科技工作者共做邀请报告24次。到目前为止，纳米材料研究获得国家自然科学三等奖1项，国家发明奖2项；院部级自然科学一、二等奖3项，发明一等奖3项，科技进步特等奖1项；申请专利 79项，其中发明专利占50％，已正式授权的发明专利6项，已实现成果转化的发明专利6项。 最近几年，我国纳米科技工作者在国际上发表了一些有影响的学术论文，引起了国际同行的关注和称赞。在《自然》和《科学》杂志上发表有关纳米材料和纳米结构制备方面的论文6篇，影响因子在6以上的学术论文（phys．rev．lett，j．ain．chem．soc ．）近20篇，影响因子在3以上的31篇，被sci和ei收录的文章占整个发表论文的 59％。 1998年 6月在瑞典斯特哥尔摩召开的国际第四届纳米材料会议上，对中国纳米材料研究给予了很高评价，指出这几年来中国在纳米材料制备方面取得了激动人心的成果，在大会总结中选择了8个纳米材料研究式作取得了比较好的国家在闭幕式上进行介绍，中国是在美国、日本、德国、瑞典之后进行了大会发言。

4 纳米产业发展趋势

（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也占有举足轻重的地位。2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件，美国已经着手研制，现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件，这种器件已经在实验室研制成功，而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。

（2）环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。

(3)能源环保中的纳米技术：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

(4)纳米生物医药：这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。

(5)纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40％，减少co2，排放40％，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。

(6)纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展；其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势，中国纺织要在进入wto后能占据有利地位，现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术，特殊功能的有防静电的、阻燃的等等，把纳米的导电材料组装到里面，可以在11万伏的高压下，把人体屏蔽，在这一方面，纺织行业应用纳米技术形势看好；第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能，而且釉不结霜，其它综合性能都很好；第四是建材工业中的油漆和涂料，包括各种陶瓷的釉料、油墨，纳米技术的介入，可以使产品性能升级。

1999年8月20日《美国商业周刊》在展望21世纪可能有突破性进展的领域时，对生命科学和生物技术、纳米科学和纳米技术及从外星球上索取能源进行了预测和评价，并指出这是人类跨入21世纪面临的新的挑战和机遇。诺贝尔奖获得者罗雷尔也曾说过：70年代重视微米的国家如今都成为发达国家，现在重视纳米技术的国家很可能成为下一世纪先进的国家。挑战严峻，机遇难得，我们必须加倍重视纳米科技的研究，注意纳米技术与其它领域的交叉，加速知识创新和技术创新，为21世纪中国经济的腾飞奠定雄厚的基础。

编者按：激动人心的纳米时代已经到来，人们的生活即刻将发生巨大的变化，然而，我们也要清醒地看到，市场上真正成熟的纳米材料并不是很多。中科院院士白春礼院士认为，“真正意义的纳米时代还没有到来，我们正在充满信心地迎接纳米时代的到来。”

白春礼说，“人类进入纳米科技时代的重要标志是纳米器件的研制水平和应用程度。”纳米科技发展到今天，距离纳米时代的到来还有多远呢，白春礼说，“纳米研究目前还有许多基础研究在进行中，在纳米尺度上还有大量原理性问题尚待研究，纳米科技现在的发展水平大概相当于计算机技术在20世纪50年代的发展水平，人类最终进入纳米时代还需要30到50年的时间，50年后纳米科技有可能像今天计算机技术一样普及。”

对于纳米科技，科学的态度是积极参与，脚踏实地地推动这一前沿科技的健康发展，既不需要商业炒作，也不需要科学炒作。

我还下了两篇论文，不知楼主要不，分别是《光学材料光电功能材料》和《传感器功能材料与展望》
望采纳。

⑼ 关于超导体和纳米材料的相关知识

纳米材料
纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样，纳米材料是指由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超精细颗粒构成的材料的总称。由于纳米尺寸的物质具有突出的表面效应、小尺寸效应和量子限域效应，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。 研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。
1研究形状和趋势
纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术，带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究，在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓紧纳米材料和柏米结构的立项，迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。 纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒为7urn的pd，屈服应力比粗晶pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注，晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望， 根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位，世界发达国家的政府都在部署本来10～15年有关纳米科技研究规划。美国国家基金委员会（nsf）1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标；美国darpa（国家先进技术研究部）的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象；日本近年来制定了各种计划用于纳米科技的研究，例如 ogala计划、erato计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划，1997年，纳米科技投资1.28亿美元；德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划；英国政府出巨资资助纳米科技的研究；1997年西欧投资1.2亿美元。据1999年7月8日《自然》最新报道，纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意；美国总统克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究，决定加大投资，今后3年经费资助从2.5亿美元增 加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。
2国际动态和发展战略
1999年7月8日《自然》（400卷）发布重要消息 题为“美国政府计划加大投资支持纳米技术的兴 起”。在这篇文章里，报道了美国政府在3年内对纳米技术研究经费投入加倍，从2.5亿美元增加到5亿美元。克林顿总统明年2月将向国会提交支持纳米技术研究的议案请国会批准。为了加速美国纳米材料和技术的研究，白宫采取了临时紧急措施，把原1.97亿美元的资助强度提高到2.5亿美元。《美国商业周刊》8月19日报道，美国政府决定把纳米技术研究列人21世纪前10年前11个关键领域之一，《美国商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领域（其它两个为生命科学和生物技术，从外星球获得能源）。美国白宫之所以在20世纪即将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视，其原因有两个方面：一是德科学技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测，估计能达到14400亿美元，美国试图在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。美国基础研究的负责人威廉姆斯说：纳米技术本来的应用远远超过计算机工业。美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米技术最为重要的组成部分。在《自然》的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装体系和高比表面纳米颗粒制备与合成方面领导世界的潮流，在纳米功能涂层设计改性及纳米材料在生物技术中的应用与欧共体并列世界第一，纳米尺寸度的元器件和纳米固体也要与日本分庭抗礼。 最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量，在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目，正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉，新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇，美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。
3国内研究进展
我国纳米材料研究始于80年代末，“八五”期间，“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目，组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作，国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题，国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。 目前，我国有60多个研究小组，有600多人从事纳米材料的基础和应用研究，其中，承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有：中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学，还有吉林大学、东北大学、西安交通大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学 研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金（晶态、非晶态及纳米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体，建立了相应的设备，做到纳米微粒的尺寸可控，并制成了纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新，取得了重大的进展，成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷；在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变；在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果；在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属gd；设计和制备了纳米复合氧化物新体系，它们的中红外波段吸收率可达 92％，在红外保暖纤维得到了应用；发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法；发现全致密纳米合金中的反常hall－petch效应。 近年来，我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果，引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成：利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，用这种技术合成的纳米管，孔径基本一致，约20urn，长度约100pm，纳米管阵列面积达到3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列，在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备：首次大批量地制备出长度为2～3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1～2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。
4 纳米产业发展趋势
（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也占有举足轻重的地位。2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件，美国已经着手研制，现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件，这种器件已经在实验室研制成功，而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。
（2）环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。
(3)能源环保中的纳米技术：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。
(4)纳米生物医药：这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。
(5)纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40％，减少co2，排放40％，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。
(6)纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展；其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势，中国纺织要在进入wto后能占据有利地位，现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术，特殊功能的有防静电的、阻燃的等等，把纳米的导电材料组装到里面，可以在11万伏的高压下，把人体屏蔽，在这一方面，纺织行业应用纳米技术形势看好；第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能，而且釉不结霜，其它综合性能都很好；第四是建材工业中的油漆和涂料，包括各种陶瓷的釉料、油墨，纳米技术的介入，可以使产品性能升级。
1999年8月20日《美国商业周刊》在展望21世纪可能有突破性进展的领域时，对生命科学和生物技术、纳米科学和纳米技术及从外星球上索取能源进行了预测和评价，并指出这是人类跨入21世纪面临的新的挑战和机遇。诺贝尔奖获得者罗雷尔也曾说过：70年代重视微米的国家如今都成为发达国家，现在重视纳米技术的国家很可能成为下一世纪先进的国家。挑战严峻，机遇难得，我们必须加倍重视纳米科技的研究，注意纳米技术与其它领域的交叉，加速知识创新和技术创新，为21世纪中国经济的腾飞奠定雄厚的基础。
编者按：激动人心的纳米时代已经到来，人们的生活即刻将发生巨大的变化，然而，我们也要清醒地看到，市场上真正成熟的纳米材料并不是很多。中科院院士白春礼院士认为，“真正意义的纳米时代还没有到来，我们正在充满信心地迎接纳米时代的到来。”
纳米材料的用途很广，主要用途有：
医药 使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。
家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
环境保护 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。
纺织工业 在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
机械工业 采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。
为推进我国功能纳米材料的产业化进程，中国商品交易中心和中国科学院化学研究所共同组建了北京中商世纪纳米技术有限公司，该公司将以中国科学院化学研究所功能纳米界面材料研究组为技术依托，致力于功能纳米界面材料技术与开发与推广。

超导技术
超导技术的主体是超导材料。简而言之，超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失：近年来，随看材料科学的发展，超导材料的性能不断优化，实现超导的临界温度越来越高。20世纪末，科学家合成了在室温下具有超导性能的复合材料，室温超导材料的研制成功使超导的实际应用成为可能。
超导是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度) 因为这个温度很低,在绝对零度附近.因而目前为止,应用不是很广泛.但是科学家在研究高温超导,如果研究成功,用这种材料导电时不损耗电能,不产生热量.可以节约能源!
1911年荷兰物理学家Onnes发现汞（水银）在4.2k附近电阻突然下降为零，他把这种零电阻现象称为超导电性。图5-13示出了汞的电阻随温度变化的关系。
汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度，常用Tc表示。

在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性，它们的转变温度Tc列于表5-6。从表中可以看到，单个金属的超导转变温度都很低，没有应用价值。因此，人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。表5-7列出一些超导合金的转变温度，其中Nb3Ge的转变温度为23.2K，这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态，假如没有低温技术发展作为后盾，就发现不了超导电性，无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。
低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因此在应用上受到很大的限制。人们迫切希望找到高温超导体，在徘徊了几十年后，终于在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性，转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性，这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度（77K），高温超导材料研究获得重大进展。一连串激动人心的发现在世界上掀起了“超导热”。目前新的超导氧化物系列不断涌现，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它们的超导转变温度超过了120K。高温超导体的研究方兴未艾，人们殷切地期待着室温超导材料的出现。
人们发现C60与碱金属作用能形成AxC60(A代表钾、铷、铯等)，它们都是超导体，超导转变温度列于表5-8。从表中数据看到，大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。金属氧化物超导体是无机超导体，它们都是层状结构，属二维超导。而AxC60则是有机超导体，它们是球状结构，属三维超导。因此AxC60这类超导体是很有发展前途的超导材料。
超导研究引起各国的重视，一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。下面简单介绍超导体的一些应用。
（1）用超导材料输电发电站通过漫长的输电线向用户送电。由于电线存在电阻，使电流通过输电线时电能被消耗一部分，如果用超导材料做成超导电缆用于输电，那么在输电线路上的损耗将降为零。
（2）超导发电机制造大容量发电机，关键部件是线圈和磁体。由于导线存在电阻，造成线圈严重发热，如何使线圈冷却成为难题。如果用超导材料制造超导发电机，线圈是由无电阻的超导材料绕制的，根本不会发热，冷却难题迎刃而解，而且功率损失可减少50%。
（3）磁力悬浮高速列车要使列车速度达到500km•h-1，普通列车是绝对办不到的。如果把超导磁体装在列车内，在地面轨道上敷设铝环，利用它们之间发生相对运动，使铝环中产生感应电流，从而产生磁排斥作用，把列车托起离地面约10cm，使列车能悬浮在地面上而高速前进。
可控热核聚变核聚变时能释放出大量的能量。为了使核聚变反应持续不断，必须在108℃下将等离子约束起来，这就需要一个强大的磁场，而超导磁体能产生约束等离子所需要的磁场。人类只有掌握了超导技术，才有可能把可控热核聚变变为现实，为人类提供无穷的能源。