Надпровідник

Надпровідник — матеріал, електричний опір якого при охолоджуванні нижче певної критичної температури Tc (температура, нижче якої матеріал стає надпровідником) стає рівний нулю (тобто спостерігається надпровідність). При цьому кажуть, що матеріал набуває «надпровідні властивості» або переходить в «надпровідний стан». В даний час проводяться дослідження в області надпровідності з метою підвищення температури Tc до рівня кімнатної температури.

Історія

У 1911 році голландський фізик Камерлінг-Оннес виявив, що при охолодженні ртуті в рідкому гелії її опір спочатку поступово змінюється, а потім при температурі 4.1 К практично стрибком зменшувався до нуля.

Надпровідник найменшого розміру був створений в 2010 році на основі органічного надпровідника (BETS)2 GaCl4[1][2], де абревіатура «BETS» означає БісЕтилендітіоТетраСеленафульвален. Створений надпровідник складається всього з чотирьох пар молекул цієї речовини при загальній довжині зразка порядку 3,76 нм.

Властивості надпровідників

Залежно від властивостей надпровідники ділять на три групи:

Фазовий перехід в надпровідний стан

Перехід речовини в надпровідний стан супроводжується зміною його теплових властивостей. Однак, ця зміна залежить від роду надпровідників. Так, для надпровідників Ι роду за відсутності магнітного поля теплота переходу (поглинання або виділення) з надпровідного стану в звичайний дорівнює нулю, а отже зазнає стрибок теплоємність, що характерно для фазового переходу ΙΙ роду.

Ефект Мейснера

Навіть більшою важливою властивістю надпровідників, ніж нульовий електричний опір, є так званий ефект Мейснера, що полягає в виштовхуванні надпровідником магнітного потоку . З цього експериментального спостереження робиться висновок про існування незгасаючих струмів всередині надпровідника, які створюють внутрішнє магнітне поле, протилежно спрямоване зовнішньому, прикладеному магнітному полю і компенсує його.

Таблиця надпровідників

У наведеній нижче таблиці перераховані деякі надпровідники і характерні для них величини критичної температури Tc і граничного магнітного поля Bc.

Назва матеріалу Критична температура
, К		 критичне
поле
, Тл		 рік опублікування
виявлення
надпровідності
Надпровідники I роду
Pb (свинець) 7,26[3] 0,08[4] 1913
Sn (олово) 3,69 0,031 1913
Ta (тантал) 4,38 0,083 1928
Al (алюміній) 1,18 0,01 1933
Zn (цинк) 0,88 0,0053
W (вольфрам) 0,01 0,0001
Надпровідники 1.5 роду
Ведуться пошуки з теоретичної моделі[5]
Надпровідники II роду
Nb (ніобій) 9,20 0,4 1930
V 3 Ga 14,5 > 35
Nb 3 Sn 18,0 > 25
(Nb 3 Al) 4 Ge 20,0
Nb 3 Ge 23
GeTe 0,17 0,013
SrTiO 3 0,2-0,4 > 60
MgB 2 (Диборид магнію) 39  ? 2001
H 2 S (сірководень) 203[6] 72 2015

Застосування
  • Квантовий комп'ютер використовує кубіти, засновані на надпровідниках.
  • Надпровідники також використовують для створення потужного магнітного поля, наприклад ITER (Міжнародний Експериментальний Термоядерний Реактор) в якому надпровідники створюючи магнітне поле утримують високотемпературну плазму, не даючи їй контактувати з стінками реактора.

Див. також

Література

Примітки
  1. K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka and S.-W. Hla.  // Nature Nanotechnology. — 2010. — P. 261—265.
  2. Юрий Ерин (19 апреля 2010). Создан сверхпроводник, состоящий всего из 8 молекул вещества (рос.). Элементы.ру. Архів оригіналу за 26 серпня 2011. Процитовано 19 квітня 2010.
  3. В. Л. Гинзбург, Е. А. Андрюшин. Глава 1. Открытие сверхпроводимости // {{{Заголовок}}}. — 2-е издание, переработанное и дополненное. — Альфа-М, 2006. — 112 с. — 3000 прим. — ISBN 5-98281-088-6.
  4. Надпровідник — стаття з БСЭ
  5. Физики представили теорию полуторной сверхпроводимости
  6. A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin.  // Nature. — Вип. 7567. — С. 73–76.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.