Suprajohde

Suprajohde  on materiaali , jonka sähkövastus , kun lämpötila laskee tiettyyn arvoon Tc , on yhtä suuri kuin nolla ( suprajohtavuus ). Tässä tapauksessa materiaalin sanotaan saavan "suprajohtavia ominaisuuksia" tai siirtyvän "suprajohtavaan tilaan".

Suprajohtavuustutkimus on parhaillaan käynnissä lämpötilan Tc ( korkean lämpötilan suprajohtavuus ) nostamiseksi.

Historia

Hollantilainen fyysikko Kamerling-Onnes havaitsi vuonna 1911, että kun elohopeaa jäähdytetään nestemäisessä heliumissa , sen vastus muuttuu ensin vähitellen ja laskee sitten 4,1 K :n lämpötilassa jyrkästi nollaan.

Pienin suprajohde luotiin vuonna 2010 orgaanisen suprajohteen (BETS) 2 GaCl 4 perusteella [ 1] [2] , jossa lyhenne " BETS " tarkoittaa bis etyleeniditiotetra s elena fulvaleenia . Luotu suprajohde koostuu vain neljästä parista tämän aineen molekyylejä, joiden näytteen kokonaispituus on noin 3,76 nm .

Suprajohteiden ominaisuudet

Ominaisuuksiensa mukaan suprajohteet jaetaan kolmeen ryhmään:

• Ensimmäisen tyyppiset suprajohteet ;
• suprajohteet 1,5 tyyppiä ;
• II (toisen) tyypin suprajohteet .

Vaiheen siirtyminen suprajohtavaan tilaan

Aineen siirtymiseen suprajohtavaan tilaan liittyy muutos sen lämpöominaisuuksissa. Tämä muutos riippuu kuitenkin tarkasteltavien suprajohteiden tyypistä. Joten Ι-tyyppisille suprajohtimille magneettikentän puuttuessa siirtymälämpö (absorptio tai vapautuminen) suprajohtavasta tilasta tavanomaiseen tilaan on nolla ja kärsii siksi lämpökapasiteetin hyppystä , mikä on tyypillistä ΙΙ-tyyppinen vaihemuutos .

Meissner-efekti

Vielä tärkeämpi suprajohteen ominaisuus kuin nollasähkövastus on ns. Meissner -ilmiö , joka koostuu magneettivuon työntämisestä ulos suprajohteesta. Tämän tosiasian kokeellisesta havainnosta tehdään johtopäätös vaimentamattomien virtojen olemassaolosta suprajohteen pinnan lähellä, jotka muodostavat sisäisen magneettikentän vastakkaisen ulkoisen magneettikentän kanssa ja kompensoivat sitä.

Suprajohteiden taulukko

Alla olevassa taulukossa on lueteltu joitain suprajohteita ja niille ominaiset kriittisen lämpötilan ( T c ) ja rajoittavan magneettikentän ( B c ) arvot.

Materiaalin nimi	Kriittinen lämpötila , K	Kriittinen kenttä , T	Suprajohtavuuden löydön julkaisuvuosi
Tyypin I suprajohteet
Pb ( lyijy )	7.26 [3]	0,08 [4]	1913 [3]
Sn ( tina )	3,69 [3]	0,031 [4]	1913 [3]
Ta ( tantaali )	4,38 [3]	0,083 [4]	1928 [3]
Al ( alumiini )	1,18 [3]	0,01 [4]	1933 [3]
Zn ( sinkki )	0,88 [4]	0,0053 [4]
W ( volframi )	0,01 [4]	0,0001 [4]
Suprajohteet 1,5 tyyppiä
Teoreettista mallia etsitään parhaillaan [5]
Tyypin II suprajohteet
Nb ( niobium )	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 ( magnesiumdiboridi ) _	39	?	2001
H 2 S ( rikkivety )	203 [6]	72 [6]	2015 [6]

Sovellus

• Kvanttitietokone käyttää suprajohtimiin perustuvia kubitteja.
• Suprajohtimia käytetään myös voimakkaan magneettikentän luomiseen , esimerkiksi ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor; International Thermonuclear Experimental Reactor ) , jossa suprajohteet magneettikentän muodostamalla pitävät korkean lämpötilan plasmaa, estäen sitä koskettamasta sen seiniä . reaktorin.
• Suprajohtimia käytetään NMR-tomografeissa (NMR - ydinmagneettinen resonanssi ).
• Suprajohtimia käytetään suprajohtavuuteen perustuvissa raskaissa turbogeneraattoreissa KGT-20 ja KGT-1000 [7] , [8] sekä suprajohtavien sähkökoneiden kehityksessä .
• Suprajohtimia käytetään suprajohtavissa magneettisolenoideissa .
• Suprajohtimia käytetään suprajohtavien johtojen valmistukseen .

Katso myös

• Korkean lämpötilan suprajohtavuus
• BSCCO
• stannid triniobia
• Niobi-titaani
• YBCO
• Super eriste

Kirjallisuus

• Hirsch JE, Maple MB, Marsiglio F. Suprajohtavien materiaalien luokat: Johdanto ja yleiskatsaus // Physica C: Suprajohtavuus ja sen sovellukset. - 2015. - Vol. 514.-s. 1-8. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.03.002 .
• Hamlin JJ Suprajohtavuus metallielementeissä korkeissa paineissa // Physica C: Suprajohtavuus ja sen sovellukset. - 2015. - Vol. 514. - s. 59-76. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.02.032 .
• White BD, Thompson JD, Maple MB Epätavallinen suprajohtavuus raskaiden fermionien yhdisteissä // Physica C: Suprajohtavuus ja sen sovellukset. - 2015. - Vol. 514. - s. 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. Suprajohtavuus aromaattisissa hiilivedyissä // Physica C: Suprajohtavuus ja sen sovellukset. - 2015. - Vol. 514. - s. 199-205. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.02.015 .
• Griveau Jean-Christophe, Colineau Eric. Transuraanielementtien ja -yhdisteiden suprajohtavuus // Comptes Rendus Physique. - 2014. - Vol. 15. - P. 599-615. — ISSN 16310705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2014.07.001 .
• Chernoplekov N. A. Suprajohtavat materiaalit modernissa tekniikassa // "Luonto" , 1979. - Nro 4.
• Antonov Yu.F. , Danilevitš Ya.B. Kryoturbiinigeneraattori KTG-20: kokemus suprajohtavan sähkötekniikan luomisesta ja ongelmista . - M. : Fizmatlit, 2013. - 600 s. - ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .
• Glebov IA Suprajohtavuutta käyttävät turbogeneraattorit. — L. : Nauka : Leningrad. Osasto, 1981. - 231 s.

• Wilson M. Suprajohtavat magneetit. - M . : Energia, 1985. - 405 s.

• Gurevich A. Vl. Komposiittisten suprajohteiden fysiikka. - M .: Nauka, 1987. - 240 s.

• Pan V. M. Suprajohteiden metallofysiikka. - Kiova: Nauk. Dumka, 1984. - 189 s.

Muistiinpanot

1. ↑ K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka ja S.-W. Hla. Suprajohtavuus vain neljässä parissa (BETS)2GaCl4-molekyylejä  (englanniksi)  // Nature Nanotechnology . - 2010. - Vol. 5 . - s. 261-265 .
2. ↑ Juri Erin. Loi suprajohteen, joka koostuu vain 8 ainemolekyylistä . Elementy.ru (19. huhtikuuta 2010). Haettu 19. huhtikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 26. elokuuta 2011. (Venäjän kieli)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V. L. Ginzburg , E. A. Andryushin. Luku 1. Suprajohtavuuden löytäminen // Suprajohtavuus . — 2. painos, tarkistettu ja laajennettu. - Alfa-M, 2006. - 112 s. - 3000 kappaletta.  — ISBN 5-98281-088-6 . Arkistoitu 13. syyskuuta 2011 Wayback Machinessa
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 Suprajohde] - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta
5. ↑ Fyysikot esittelivät teorian puolitoista suprajohtavuudesta (pääsemätön linkki) . Haettu 26. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 10. huhtikuuta 2018. (määrätön) 
6. ↑ 1 2 3 A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin. Tavanomainen suprajohtavuus 203 kelvinissä korkeissa paineissa rikkihydridijärjestelmässä  // Luonto. - T. 525 , no. 7567 . — s. 73–76 . - doi : 10.1038/luonto14964 .
7. ↑ Glebov, 1981 .
8. ↑ Antonov, 2013 .