Енциклопедичен речник

Свръхпроводници

Свръхпроводници - че ... Какво свръхпроводници?

sverhprovodnikiveschestva преминава в състояние свръхпроводящ при температура под критичната стойност ( Т к < . ) на магнитните свойства разграничи свръхпроводници 1 и 2 вид К свръхпроводници са около половината метали (например, Al, Т до 1, 2 К ;. Pb, Т до = 7, 2 К), няколкостотин сплави (например, Ni-Ti, Т до ≈ 9, 8 К), включително интерметални съединения ( например, Nb 3 Ge, Т до ≈ 23 К), много полупроводници (п Например, Гете, Т до = 0, 17 K). В 1980-87 видими свръхпроводници висока температура оксид (VBA 2 Cu 3 D 7 и др.) с Т до sverhprovodniki100 К. * SVERHPROVODNIKISVERHPROVODNIKI, веществата преминават в състояние свръхпроводящ при температура под критичната стойност ( Т до ) (виж Свръхпроводимост ( виж Свръхпроводимост)). Феноменът на свръхпроводимостта при криогенни температури е доста разпространен в природата. 26 показват свръхпроводимостта на метали в състояние свръхпроводящ също може да се движи няколко стотици метални сплави и съединения и някои силно легирани полупроводници. Има свръхпроводящи сплави, в които отделните компоненти или дори всички компоненти на сплавта сами по себе си не са свръхпроводници. Теоретичното обяснение на явлението свръхпроводимост присъщ идея на образуването на електрони Cooper двойки (вж.Cooper ефект (

виж COUPER EFFECT)). В свръхпроводник взаимодействието на електроните помежду си се осъществява в резултат на взаимодействието на фонон за обмен чрез кристална решетка. Това означава, че свръхпроводимост следва да се отбележи за вещества, характеризиращи се с силното взаимодействие на проводникова електрони с йоните на кристалната решетка и следователно са относително лоши проводници при нормални условия, ако взаимодействието на електрони със слаба решетка (вещество - добър проводник), преходът към свръхпроводящо състояние регистър не успее , (мед, сребро, злато). Ниското съпротивление на тези материали показва слабо взаимодействие на електроните с решетката. Такова слабо взаимодействие не създава близо до абсолютната нула достатъчна интерелетронна атракция, способна да преодолее отблъскването на Кулон. Следователно, техният преход към свръхпроводящо състояние не се осъществява. свръхпроводимост никога не се наблюдава в системи, където има феромагнетизъм (

см. феромагнетизъм) или antiferromagnetic ( см. antiferromagnetism). Образуването на свръхпроводящо състояние в полупроводници и диелектрици е възпрепятствано от малка концентрация на свободни електрони. Въпреки това, в материали с висока диелектрична проницаемост, силите на отблъскване на Coulomb между електроните са значително отслабени. Ето защо, някои от тях също показват свойствата на свръхпроводниците при ниски температури. Един пример е стронций титанат SrTiO на 3 свързани с ferroelectrics група ( см. ferroelectrics). Редица полупроводници могат да бъдат превърнати в свръхпроводящо състояние чрез добавяне на голяма концентрация на примеси от добавки. В зависимост от поведението на свръхпроводниците в магнитно поле, се отличават свръхпроводници от първи и втори вид.

тип I свръхпроводник

към I свръхпроводници характеризират с рязък преход към състояние на свръхпроводящ и наличието на един критичен напрегнатост на магнитното поле, в който възниква този преход. Стойностите на критичната температура Т

до и критичната магнитното поле Н до те са малки (максимална стойност Т до и Н до в тази група материали доведе: Т до = 7, 2 К, Н до = 65kA / м, а минимум - волфрам, чиято стойност Т до = 0, 01 К и Н до = 0, 1 kA / m), което усложнява тяхното практическо приложение. За свръхпроводници тип I е характерна проява на ефекта Meissner ( см. на ефекта Meissner). Суперпроводници от първи вид са всички чисти метали, с изключение на преходните метали. Ниските стойности на Н до за свръхпроводниците тип I значително ограничават плътността на тока, което пречи на тяхното практическо използване. Повечето метали - свръхпроводници тип I с критична температура под 4, 2 K. Следователно, по-голямата част от свръхпроводящи метали за електрически приложения може да не се прилагат. Други 13 елемента имат свръхпроводящи свойства при високи налягания. Сред тези полупроводници като силиций, германий, селен, телур, антимон и други. II свръхпроводници род

род II свръхпроводници стане свръхпроводящи не прекъснато като свръхпроводници I вид, и в определен температурен диапазон. Стойностите на T

k и H до са по-големи за тях, отколкото за свръхпроводници от първия вид. Съответно, за да се разграничат рода II свръхпроводници ниска критична поле Н до 1, горната критична областта Н до 2. При достигане на магнитно поле големината Н

до 1nachinaetsya проникване на магнитното поле в свръхпроводника и електрони, скоростта на който е перпендикулярна на Н, под влиянието на Лоренц сила ( см. Лоренц сила) започне да се движи в кръг. Възникват нишки с въртелик. Барел нишка остава нормална nonsuperconducting метал, около който електроните се движат, като се гарантира свръхпроводимост. В резултат материалът има както свръхпроводящ компонент, така и нормална проводимост. E. В такива свръхпроводници токове не се изместват по повърхността на пробата и образуват цилиндрични канали, преминаващи през целия обем. В центъра на канала на двойките Cooper не е, и няма свръхпроводимост. С увеличаване на магнитно поле и да се постигне по-високи стойности на N до 2 нишка разширяване, схождащи и състоянието на свръхпроводящ е унищожен. Когато критична стойност на поле Н до 2, магнитното поле напълно прониква в обема на свръхпроводника. Стойности на Н до 2 свръхпроводници като Nb 3 Sn и PbMo 6 S стойност на poryadka10 5 Е. Достатъчно силно магнитно поле, които са в състояние да издържат на тези свръхпроводници позволи да се използват в различни видове устройства за създаване на силно магнитно поле - .. Systems, магнитна възглавница превозни средства, устройства за плазмено затворено пространство в реактора слети, и т.н. Всички интерметални съединения и сплави са свръхпроводници II натура. , обаче, разделянето на вещества в свръхпроводящи свойства на двата вида не е абсолютно. Всеки вид свръхпроводник I могат да бъдат превърнати II вид свръхпроводник ако се създаде него достатъчна концентрация на решетъчни дефекти.Например, чист калай Т

до = 3, 7 R, но ако причината за калай драстично неравномерно механична деформация, увеличението на критична температура до 9 К и критично магнитно напрегнатостта на полето се увеличава 70 пъти. Твърди свръхпроводници

род II свръхпроводници със структурна хетерогенност (решетъчни дефекти, примеси) се нарича "строги" свръхпроводници. Често "твърдите" свръхпроводници от втория вид се разделят на независим клас - свръхпроводници от третия вид. За тези материали, които се характеризират с голям брой структурни дефекти (нехомогенност на състава, места, изкълчвания и др.), Които възникват в резултат на специални техники на производство, например чрез пластична деформация, изтеглящи и подобни. Г. Под "строги" свръхпроводници съдържат голяма група от сплави на базата на ниобий и ванадий. Например, такива сплави като Nb-Ti, V-Ga, Nb-Ge. Тънките филми от свръхпроводящи метали Al, Bi, Nb също са "твърди" свръхпроводници. При твърди свръхпроводници, движението на магнитния поток е силно затруднено от дефекти и кривите на магнетизиране проявяват силна хистерезис. По същите причини, тези материали са силни постоянни електрически ток могат да се движат без загуба, т.е.. Е. Без съпротивление, докато в близост до Н

до 2 области на всеки ориентация на ток и магнитното поле. Трябва да се отбележи, че в идеалния свръхпроводник напълно лишен от дефекти (до това състояние може да се подхожда като резултат от продължително отгряване ( см. отгряване) сплав), когато всяка ориентация поле и ток освен надлъжната произволно малък ток ще бъдат придружени от загуби от движението на магнитния поток дори при H> H k 1. Долното критично поле Н k 1 обикновено е многократно по-малко от H k 2.Следователно, твърди свръхпроводници, чието електрическо съпротивление е практически нулево до много силни полета, представляват интерес от гледна точка на техническите приложения. Използват се за производство на магнитни намотки със свръхпроводящи и други цели. Значителен недостатък на твърдите свръхпроводници е тяхната крехкост, което много усложнява изработването на тел или лента за навиване на свръхпроводни магнити. Това се отнася особено за съединения от тип V

2 Ga, Nb 3 Sn и др. висока свръхпроводници

Понастоящем всички вещества преминават в състояние свръхпроводящ обикновено се разделят на две големи групи: нискотемпературни и високотемпературни свръхпроводници. По-ниската свръхпроводници са свръхпроводници в която Т

до 25 К. Тези свръхпроводници включват някои метали, сплави, полупроводници и редица интерметални съединения като NBN, ТаС. През 1986 г. са открити високи свръхпроводници, в която Т до над температурата на течен азот за 77 К. Те са комплексните съединения - керамични базирани на меден оксид (например, Tl 2 Са 2 Ba 2 Cu 3 О 10 Т до = 127 К), и други свръхпроводници оксид. Оксидните високотемпературни свръхпроводници са съединения с йоно-ковалентна връзка и кислородна дефектна перовски-подобна кристална структура с подредена подредба на свободни от кислород. Всички известни в момента високотемпературни свръхпроводници са оксиди, повечето от които съдържат мед, но има и съединения без мед. Всички съединения кристализират в идеалния или счупен структурен тип перовскит.От особено значение в свръхпроводници висока температура оксид има състоянието на sublattice кислород, R. F. Концентрация структурна позиция и мобилността на кислородни атоми в кристалната структура. Това е така, защото кислород в свръхпроводниците оксидни свързват като разбиране на естеството на високотемпературната свръхпроводимост и обяснение нестабилност свойства на високотемпературни свръхпроводящи материали.

Енциклопедичен речник. 2009.