Надпровідник
Надпровідник — матеріал, електричний опір якого після охолоджування нижче певної критичної температури Tc (температура, нижче якої матеріал стає надпровідником) стає рівний нулю (тобто спостерігається надпровідність). У цьому разі кажуть, що матеріал набуває «надпровідні властивості» або переходить до «надпровідного стану». Натепер (2000-і), проводяться дослідження (для прикладу Гідравлічний прес) в галузі надпровідності задля підвищення зазначеної температури Tc до рівня кімнатної температури.
Історія
ред.1911 року, голландський фізик Камерлінг-Оннес виявив, що під час охолодження ртуті в рідкому гелії її опір спочатку поступово змінюється, а потім за температури 4.1 К майже стрибком зменшувався до нуля.
Надпровідник найменшого розміру був створений 2010 року на основі органічного надпровідника (BETS)2 GaCl4[1][2], де позначення «BETS» означає БісЕтилендітіоТетраСеленафульвален. Створений надпровідник складається всього з чотирьох пар молекул цієї речовини при загальній довжині зразка порядку 3,76 нм.
Властивості надпровідників
ред.Залежно від властивостей надпровідники поділяють на три групи:
- надпровідники I (першого) роду ;
- надпровідники 1.5 роду ;
- надпровідники II (другого) роду .
Фазовий перехід в надпровідний стан
ред.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 у звичайний дорівнює нулю, отже зазнає стрибка теплоємності, що притаманно для фазового переходу ΙΙ роду.
Ефект Мейснера
ред.Навіть більш важливою властивістю надпровідників, ніж нульовий електричний опір, є так званий ефект Мейснера, що полягає у виштовхуванні надпровідником магнітного потоку . Із цього дослідного спостереження робиться висновок про існування незгасних струмів всередині надпровідника, які створюють внутрішнє магнітне поле, протилежно спрямоване зовнішньому, прикладеному магнітному полю і врівноважує його.
Таблиця надпровідників
ред.У наведеній нижче таблиці перераховані деякі надпровідники і притаманні 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
ред.- Квантовий комп'ютер використовує кубіти, засновані на надпровідниках.
- Надпровідники також застосовують для створення потужного магнітного поля, наприклад ITER (Міжнародний Експериментальний Термоядерний Реактор) в якому надпровідники створюючи магнітне поле утримують високотемпературну плазму, не даючи їй доторкатися до стінок реактора.
Див. також
ред.Література
ред.- M.B. Maple, J.E. Hirsch Superconducting materials classes: Introduction and overview // Physica C: Superconductivity and its Applications — Elsevier BV, 2015. — Vol. 514. — P. 1–8. — 8 p. — ISSN 0921-4534; 1873-2143 — doi:10.1016/J.PHYSC.2015.03.002 — arXiv:1504.03318
- J.J. Hamlin Superconductivity in the metallic elements at high pressures // Physica C: Superconductivity and its Applications — Elsevier BV, 2015. — Vol. 514. — P. 59–76. — ISSN 0921-4534; 1873-2143 — doi:10.1016/J.PHYSC.2015.02.032
- B.D. White, J.D. Thompson, M.B. Maple Unconventional superconductivity in heavy-fermion compounds // Physica C: Superconductivity and its Applications — Elsevier BV, 2015. — Vol. 514. — P. 246–278. — ISSN 0921-4534; 1873-2143 — doi:10.1016/J.PHYSC.2015.02.044
- Kubozono Y., Goto H., Jabuchi T. et al. Superconductivity in aromatic hydrocarbons // Physica C: Superconductivity and its Applications — Elsevier BV, 2015. — Vol. 514. — P. 199–205. — ISSN 0921-4534; 1873-2143 — doi:10.1016/J.PHYSC.2015.02.015
- Griveau J., Colineau É. Superconductivity in transuranium elements and compounds // Comptes Rendus. Physique — French Academy of Sciences, 2014. — Vol. 15, Iss. 7. — P. 599–615. — ISSN 1878-1535 — doi:10.1016/J.CRHY.2014.07.001
Примітки
ред.- ↑ K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka and S.-W. Hla. // Nature Nanotechnology. — 2010. — P. 261—265.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ Надпровідник — стаття з БСЭ
- ↑ Физики представили теорию полуторной сверхпроводимости. Архів оригіналу за 10 квітня 2018. Процитовано 10 січня 2020.
- ↑ A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin. // Nature. — Вип. 7567. — С. 73–76.