Szupravezető

A szupravezető  olyan anyag , amelynek elektromos ellenállása , amikor a hőmérséklet egy bizonyos Tc értékre csökken, nullával egyenlő lesz ( szupravezető képesség ). Ebben az esetben az anyagról azt mondják, hogy „szupravezető tulajdonságokat” szerez, vagy „szupravezető állapotba” kerül.

Jelenleg szupravezetési kutatások folynak a Tc hőmérséklet ( magas hőmérsékletű szupravezetés ) növelésére.

Történelem

1911 - ben Kamerling-Onnes holland fizikus felfedezte, hogy amikor a higanyt folyékony héliumban lehűtik , az ellenállása először fokozatosan változik, majd 4,1 K hőmérsékleten élesen nullára csökken.

A legkisebb szupravezetőt 2010 -ben hozták létre a szerves szupravezető (BETS) 2 GaCl 4 [1] [2] alapján, ahol a „ BETS ” rövidítés a bisz etilén - ditio - tetra s elena fulvalént jelenti . A létrehozott szupravezető mindössze négy pár molekulából áll, amelyek teljes mintahossza körülbelül 3,76 nm .

Szupravezetők tulajdonságai

Tulajdonságaiktól függően a szupravezetőket három csoportra osztják:

• Első típusú szupravezetők ;
• az 1,5. típusú szupravezetők ;
• a II (második) típusú szupravezetők .

Fázisátmenet a szupravezető állapotba

Egy anyag szupravezető állapotba való átmenete együtt jár termikus tulajdonságainak megváltozásával. Ez a változás azonban a vizsgált szupravezető típusától függ. Tehát az Ι típusú szupravezetőknél mágneses tér hiányában a szupravezető állapotból a szokásos állapotba való átmenet (elnyelés vagy felszabadulás) hője nulla, ezért hőkapacitás ugrásban szenved , ami jellemző ΙΙ típusú fázisátalakulás .

Meissner-effektus

A nulla elektromos ellenállásnál még fontosabb tulajdonsága a szupravezetőnek az úgynevezett Meissner -effektus , amely abból áll, hogy a mágneses fluxust kiszorítja a szupravezetőből. Ennek a ténynek a kísérleti megfigyeléséből az a következtetés vonható le, hogy a szupravezető felülete közelében csillapítatlan áramok léteznek, amelyek a külső alkalmazott mágneses térrel ellentétes belső mágneses teret hoznak létre és kompenzálják azt.

Szupravezetők táblázata

Az alábbi táblázat felsorol néhány szupravezetőt, valamint a kritikus hőmérséklet ( Tc ) és a korlátozó mágneses mező (Bc) jellemző értékeit .

Anyag neve	Kritikus hőmérséklet , K	Kritikus mező , T	A szupravezetés felfedezésének kiadásának éve
I. típusú szupravezetők
Pb ( ólom )	7,26 [3]	0,08 [4]	1913 [3]
Sn ( ón )	3,69 [3]	0,031 [4]	1913 [3]
Ta ( tantál )	4,38 [3]	0,083 [4]	1928 [3]
Al ( alumínium )	1,18 [3]	0,01 [4]	1933 [3]
Zn ( cink )	0,88 [4]	0,0053 [4]
W ( volfrám )	0,01 [4]	0,0001 [4]
1,5-ös típusú szupravezetők
Az elméleti modell keresése folyamatban van [5]
II típusú szupravezetők
Nb ( nióbium )	9.20 [3]	0,4 [4]	1930 [3]
V 3 Ga	14,5 [4]	>35 [4]
Nb 3 Sn	18,0 [4]	>25 [4]
(Nb 3 Al) 4 Ge	20,0 [4]
Nb 3 Ge	23 [4]
GeTe	0,17 [4]	0,013 [4]
SrTio 3	0,2–0,4 [4]	>60 [4]
MgB2 ( magnézium - diborid )	39	?	2001
H2S ( hidrogén- szulfid )	203 [6]	72 [6]	2015 [6]

Alkalmazás

• A kvantumszámítógép szupravezető alapú qubiteket használ.
• A szupravezetőket erős mágneses mező létrehozására is használják , például az ITER -t (International Thermonuclear Experimental Reactor; International Thermonuclear Experimental Reactor ) , amelyben a szupravezetők mágneses mező létrehozásával magas hőmérsékletű plazmát tartanak, megakadályozva, hogy az érintkezzen a plazma falaival. a reaktort.
• Szupravezetőket használnak az NMR-tomográfokban (NMR- nukleáris mágneses rezonancia ).
• A szupravezetőket a nagy teljesítményű, szupravezetésen alapuló KGT-20 és KGT-1000 turbógenerátorokban [7] , [8] és szupravezető elektromos gépek fejlesztésében alkalmazzák .
• Szupravezetőket használnak szupravezető mágneses szolenoidokban .
• A szupravezetőket szupravezető vezetékek készítésére használják .

Lásd még

• Magas hőmérsékletű szupravezetés
• BSCCO
• stannid triniobia
• Nióbium-titán
• YBCO
• Szuper szigetelő

Irodalom

• Hirsch JE, Maple MB, Marsiglio F. Szupravezető anyagok osztályai: Bevezetés és áttekintés // Physica C: Superconductivity and its Applications. - 2015. - Kt. 514.-P. 1-8. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.03.002 .
• Hamlin JJ Szupravezetés fémelemekben nagy nyomáson // Physica C: Szupravezetés és alkalmazásai. - 2015. - Kt. 514. - P. 59-76. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.02.032 .
• White BD, Thompson JD, Maple MB Nem szokványos szupravezetés nehézfermionvegyületekben // Physica C: Szupravezetés és alkalmazásai. - 2015. - Kt. 514. - P. 246-278. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.02.044 .
• Kubozono Yoshihiro, Goto Hidenori, Jabuchi Taihei, Yokoya Takayoshi, Kambe Takashi, Sakai Yusuke, Izumi Masanari, Zheng Lu, Hamao Shino, Nguyen Huyen LT, Sakata Masafumi, Kagayama Tomoko, Shimizu Katsuya. Szupravezetés aromás szénhidrogénekben // Physica C: Szupravezetés és alkalmazásai. - 2015. - Kt. 514. - P. 199-205. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.02.015 .
• Griveau Jean-Christophe, Colineau Eric. Szupravezetés transzurán elemekben és vegyületekben // Comptes Rendus Physique. - 2014. - Kt. 15. - P. 599-615. — ISSN 16310705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2014.07.001 .
• Chernoplekov N. A. Szupravezető anyagok a modern technológiában // "Természet" , 1979. - 4. sz.
• Antonov Yu.F. , Danilevich Ya.B. Krioturbin generátor KTG-20: tapasztalat a szupravezető elektrotechnika létrehozásában és problémáiban . - M. : Fizmatlit, 2013. - 600 p. - ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .
• Glebov IA turbógenerátorok szupravezető képességgel. — L. : Nauka : Leningrád. Tanszék, 1981. - 231 p.

• Wilson M. Szupravezető mágnesek. - M . : Energia, 1985. - 405 p.

• Gurevich A. Vl. Kompozit szupravezetők fizikája. — M .: Nauka, 1987. — 240 p.

• Pan V. M. Szupravezetők fémfizikája. - Kijev: Nauk. Dumka, 1984. - 189 p.

Jegyzetek

1. ↑ K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka és S.-W. Hla. Szupravezetés mindössze négy pár (BETS)2GaCl4 molekulában  (angolul)  // Nature Nanotechnology . - 2010. - 20. évf. 5 . - P. 261-265 .
2. ↑ Jurij Erin. Létrehozott egy szupravezetőt, amely mindössze 8 anyagmolekulából állt . Elementy.ru (2010. április 19.). Letöltve: 2010. április 19. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 26.. (Orosz)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V. L. Ginzburg , E. A. Andryushin. 1. fejezet A szupravezetés felfedezése // Szupravezetés . — 2. kiadás, átdolgozva és bővítve. - Alfa-M, 2006. - 112 p. - 3000 példányban.  — ISBN 5-98281-088-6 . Archivált : 2011. szeptember 13. a Wayback Machine -nél
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [bse.sci-lib.com/article100164.html Szupravezető] - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból
5. ↑ A fizikusok bemutatták a másfél szupravezetés elméletét (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Letöltve: 2011. október 26. Az eredetiből archiválva : 2018. április 10.. (határozatlan) 
6. ↑ 1 2 3 A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin. Hagyományos szupravezetés 203 kelvinnél nagy nyomáson a kén-hidrid rendszerben  // Természet. - T. 525 , sz. 7567 . – 73–76 . - doi : 10.1038/nature14964 .
7. ↑ Glebov, 1981 .
8. ↑ Antonov, 2013 .