上降充通大学 5.信息量大：由于超导，导线可以做到纳米级别。做到纳米级别的好处在于，电流通过 电流依然无衰减，单位截面积可以容下大量的纳米超导线。同时，尺度小于10m纳米级别 的超导线由于量子效应显著可以实现以电子状态作为信息编码依据进行信息传输，这个信息 量是非常大的。 第三章可行性分析 3.1.超导体能否实现纳米 Copper Ribbons Fe As Ba La,Sm,Ce 0 Copper Planes Copper Planes Fig.9 Structure of Iron-based Superconductor Ba 先看传统的YBCO超导体。YBCO为钙钛矿缺陷 Copper 型层状结构，含有CuO-CuO2-CuO2-Cu0交替的层， Oxygen CuO2层可以有变形和皱褶。钇原子存在于CuO2和 CuO2层中，Ba0层则在Cu0与CuO2两层之间。 有证 据显示，当其它原子取代Cu和Ba时，超Fig.8 Structure of YBCO 导性发生 在Cu(2)0层，Cu(1)o(1)链只用作储存电荷。简单地说，CuO2形成骨架，而钇原子提供电 子实现超导。整个超导的实现是在一个层状的结构上。 铁基超导体的结构与高温超导的铜氧平面类似，超导性发生在铁基平面上，同样是二维 超导的材料。另外，目前较有潜力的有机超导材料石墨烯的超导显然也依靠也是发生在层状 结构。 这也就意味着，虽然高温超导并没有能被很好的解释，但根据己有的研究，超导性大都 可以在平面上实现，只要能保持其结构，即便做到将导线做到纳米级别，其超导性就仍能保 持。超导在纳米级别是可以实现的。 3.2.纳米超导线能否实现信息大量传输 TONG 目前，采用PIT制备、长1.0-2.0km的Ag(或Ag-Alloy)基Bi系多芯复合超导带的技术已 比较成熟。工程电流密度达到100/mm2(77K,自场)。9纳米超导线的面积定为100nm2的情 况下，最大电流是10。电流很小，主要是由于导线横截面积很小造成。若想进行更准确 的输出和测量，则需要在信号发射端和接收端设置一个变流器，将电信号进行放大，就能有 效解决这个问题。 33.纳米尺度是否会带来其他影响 事实上这个问题确实存在，似乎也没有人去做过类似的实验，将超导体做到纳米尺度进 行表征和性能测试。影响是一定存在的。小尺寸效应会导致超导线表面晶格周期性被破坏。 这会对超导性能有一定影响。但理论上来说，就表面的一层晶格破坏还是很难影响到整体的 超导性能的。 在尺寸达到纳米级别是，可能还会有另外的效应出现，有待于进一步的研究。Fig.8 Structure of YBCO 5.信息量大：由于超导，导线可以做到纳米级别。做到纳米级别的好处在于，电流通过 电流依然无衰减，单位截面积可以容下大量的纳米超导线。同时，尺度小于 10nm 纳米级别 的超导线由于量子效应显著可以实现以电子状态作为信息编码依据进行信息传输，这个信息 量是非常大的。 第三章 可行性分析 3.1. 超导体能否实现纳米 Fig.9 Structure of Iron-based Superconductor 先看传统的 YBCO 超导体。YBCO 为钙钛矿缺陷 型层状结构，含有 CuO-CuO2-CuO2-CuO 交替的层， CuO2 层可以有变形和皱褶。钇原子存在于 CuO2 和 CuO2层中，BaO 层则在 CuO 与 CuO2两层之间。 有 证 据显示，当其它原子取代 Cu 和 Ba 时，超 导 性 发 生 在 Cu(2)O 层，Cu(1)O(1)链只用作储存电荷。[8]简单地说，CuO2 形成骨架，而钇原子提供电 子实现超导。整个超导的实现是在一个层状的结构上。 铁基超导体的结构与高温超导的铜氧平面类似，超导性发生在铁基平面上，同样是二维 超导的材料。另外，目前较有潜力的有机超导材料石墨烯的超导显然也依靠也是发生在层状 结构。 这也就意味着，虽然高温超导并没有能被很好的解释，但根据已有的研究，超导性大都 可以在平面上实现，只要能保持其结构，即便做到将导线做到纳米级别，其超导性就仍能保 持。超导在纳米级别是可以实现的。 3.2. 纳米超导线能否实现信息大量传输 目前，采用 PIT 制备、长 1.0-2.0km 的 Ag(或 Ag-Alloy)基 Bi 系多芯复合超导带的技术已 比较成熟。工程电流密度达到 100A/mm2 (77K,自场)。[9]纳米超导线的面积定为 100nm2的情 况下，最大电流是 10 -8A。电流很小，主要是由于导线横截面积很小造成。若想进行更准确 的输出和测量，则需要在信号发射端和接收端设置一个变流器，将电信号进行放大，就能有 效解决这个问题。 3.3. 纳米尺度是否会带来其他影响 事实上这个问题确实存在，似乎也没有人去做过类似的实验，将超导体做到纳米尺度进 行表征和性能测试。影响是一定存在的。小尺寸效应会导致超导线表面晶格周期性被破坏。 这会对超导性能有一定影响。但理论上来说，就表面的一层晶格破坏还是很难影响到整体的 超导性能的。 在尺寸达到纳米级别是，可能还会有另外的效应出现，有待于进一步的研究