Yttrium-barium-kuparioksidi

Yttrium-barium-kuparioksidi , joka tunnetaan myös nimellä YBCO  (puheenkielinen ääntäminen: i-be-ko ) on laajalti käytetty korkean lämpötilan suprajohde , joka tunnetaan ensimmäisenä suprajohteena, joka on saatu kriittisellä lämpötilalla yli 77 K  - kiehumispiste typestä .

Kemiallinen kaava on . Suprajohtavaan tilaan siirtymisen kriittinen lämpötila on 93 K. .

Viittaa toisen tyyppisiin suprajohtimiin .

Historia

Tarkasteltava suprajohde hankittiin vuonna 1987 Alabaman yliopistosta Huntsvillessä (UAH) Wu Maokunin ja Paul Chu :n toimesta Houstonin yliopistosta [3 .

Tämän materiaalin saaminen merkitsi mahdollisuutta suprajohteiden laajaan teolliseen käyttöön, koska tuli mahdolliseksi käyttää suhteellisen halpaa ja saatavilla olevaa nestemäistä typpeä jäähdytykseen suprajohtavuuden saavuttamiseksi [4] .

Suprajohtavuuden luonne

British Columbian yliopiston (UBC) fyysikkojen tutkimus on osoittanut, että tietyissä kuparioksideissa havaittu korkean lämpötilan suprajohtavuus johtuu niin sanotuista "epäkoherenteista virityksistä". Nämä ovat ensimmäiset tutkimukset, joissa pystyttiin suoraan määrittämään, missä moodeissa elektronit käyttäytyvät erillisinä hiukkasina ja missä - erottamattomana monihiukkaskokonaisuutena. Tämä menestys oli mahdollista uusien spektroskooppisten teknologioiden ja erityisesti yliopistossa kasvatettujen ultrapuhtaiden kupraattikiteiden ansiosta. Normaaleissa olosuhteissa kupraatit ovat eristeitä eivätkä johda sähkövirtaa, mutta jos osa elektroneista poistetaan niistä (tai, kuten sanotaan, seostetaan reikillä), ne jäähtyessään siirtyvät suprajohtavaan tilaan. Dopingia kutsutaan optimaaliseksi, jonka suprajohtava vaihe saavutetaan maksimilämpötilassa. Myös ali- ja ylidoostettuja näytteitä löytyy.

Yksi keskeisistä kysymyksistä korkean lämpötilan suprajohtavuuden mekanismien ymmärtämisessä on kysymys siitä, kuinka elektronit käyttäytyvät suprajohtavassa vaiheessa. On olemassa kaksi teoriaa: ensimmäisessä elektronit ovat erillisiä, hyvin erottuvia Fermi-nesteen kvasihiukkasia, toisessa elektronit ovat niin vahvasti yhteydessä toisiinsa, että yksittäisiä hiukkasia ei voida erottaa, tämä on ns. vahvasti korreloitunut Mott-dielektrinen. On mahdollista osoittaa, että ylidoostetussa tilassa elektronit käyttäytyvät kuin Fermi-neste, joka koostuu erillisistä kvasihiukkasista, mutta siirtyessään alidoostettuun tilaan ne muuttuvat nopeasti erottamattomiksi [5] .

Rakenne

Ominaisuudet

Materiaalin ominaisuudet riippuvat näytteenottomenetelmästä [6] .

Kriittinen lämpötila (lämpötila, jonka alapuolella suprajohtavuustila esiintyy) 93 K. Kriittinen induktio (kenttä, jossa suprajohtava tila tuhoutuu) 5,7  Tl . Kriittinen virrantiheys (virta, jonka yläpuolella suprajohtava tila tuhoutuu) 7⋅10 6  A/cm².

Jotkut kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet

• Moolimassa 666,19  Da .
• Tiheys 6,3 g/cm³.
• Sulamispiste yli 1000 °C.

Haetaan

Ensimmäinen YBCO-näyte saatiin 1000-1300 K:n lämpötilassa seuraavan kemiallisen reaktion seurauksena:

Käyttönäkymiä

1. Suprajohtavien magneettien luominen .
2. Generaattorien ja voimalinjojen rakentaminen.
3. Sähkövarasto.
4. SQUID: ien (suprajohtavan kvanttihäiriöilmaisimen) luominen [6] .
5. Suprajohtavuuteen perustuvien supertehokkaiden turbogeneraattoreiden kehittäminen [7] .
6. Suprajohtavien sähkökoneiden kehittäminen .
7. Suprajohtavien johtojen valmistus .

Katso myös

• BSCCO
• LBCO
• ReBCO
• ReBCO
• TBCCO
• stannid triniobia
• Niobi-titaani
• Rautapohjaiset suprajohteet
• Korkean lämpötilan suprajohtavuus
• Cuprate suprajohteet

Muistiinpanot

1. ↑ Knizhnik, A. Keraamisten YBCO:n valmistusolosuhteiden, morfologian, kemiallisen reaktiivisuuden ja homogeenisuuden keskinäinen suhde  // Physica C:  Suprajohtavuus : päiväkirja. - 2003. - Voi. 400 . - s. 25 . - doi : 10.1016/S0921-4534(03)01311-X . — .
2. ↑ Grekhov, I. Ultraohuiden HTSC YBCO -kalvojen kasvutapatutkimus YBaCuNbO-puskurilla  // Physica C:  Suprajohtavuus : päiväkirja. - 1999. - Voi. 324 . - s. 39 . - doi : 10.1016/S0921-4534(99)00423-2 . — .
3. ↑ Wu MK, Ashburn JR, Torng CJ, Hor PH, Meng RL, Gao L., Huang ZJ, Wang YQ, Chu CW Suprajohtavuus 93 K:ssa uudessa sekavaiheisessa Y-Ba-Cu-O-yhdistejärjestelmässä ympäristön paineessa // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 908-910.
4. ↑ Suprajohteet tulevat kaupalliseen palveluun IEEE SPECTRUM Arkistoitu 9. heinäkuuta 2021 Wayback Machinessa  .
5. ↑ D. Fournier, G. Levy, Y. Pennec, JL McChesney, A. Bostwick, E. Rotenberg, R. Liang, WN Hardy, DA Bonn, IS Elfimov & A. Damascelli Solmun kvasihiukkasten eheyden menetys alidoostetussa YBa2Cu3O6+x // Luontofysiikka. – 2010.
6. ↑ 1 2 Gak D. Johtavuuden luonne ja johtavien materiaalien pääominaisuudet Arkistoitu 6. tammikuuta 2012 Wayback Machinessa . Langallinen maailma.
7. ↑ Glebov, 1981 .

Linkit

• Toinen korkean lämpötilan suprajohtavuuden salaisuus paljastettiin 15. lokakuuta 2010
• Johtavuuden luonne ja johtavien materiaalien pääominaisuudet Arkistoitu 6. tammikuuta 2012 Wayback Machinessa .
• Ginzburg V. L., Andryushin E. A.  Suprajohtavuus Arkistoitu 5. maaliskuuta 2012 Wayback Machinessa .

Kirjallisuus

• Korkean lämpötilan suprajohteiden fysikaaliset ominaisuudet / Ginzberg D.M. - M .: Mir, 1990. - 543 s. — ISBN 5-03-001981-2 .
• Toisen sukupolven virtaa kuljettavat nauhat, jotka perustuvat korkean lämpötilan suprajohtimiin / Amit Goyal. — M .: Mir, 2009. — 431 s. — ISBN 978-5-382-01008-3 .
• Plakida N. M. Korkean lämpötilan suprajohteet - Dubna: JINR, 1990. - 154 s. — ISBN 5-7781-0030-2 .
• Antonov Yu.F. , Danilevitš Ya.B. KTG-20 kryoturbiinigeneraattori: kokemus suprajohtavan sähkötekniikan luomisesta ja ongelmista - M. : Fizmatlit, 2013. - 600 s. - ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .

• Glebov I. A. Suprajohtavuutta käyttävät turbogeneraattorit .. - L. : Nauka : Leningrad. Osasto, 1981. - 231 s.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)