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:

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.

Примітки

ред.
  1. K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka and S.-W. Hla.  // Nature Nanotechnology. — 2010. — P. 261—265.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Надпровідник — стаття з БСЭ
  5. Физики представили теорию полуторной сверхпроводимости. Архів оригіналу за 10 квітня 2018. Процитовано 10 січня 2020.
  6. A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin.  // Nature. — Вип. 7567. — С. 73–76.