Superleder

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 8. juni 2021; checks kræver 13 redigeringer .

En superleder  er et materiale, hvis elektriske modstand , når temperaturen falder til en vis værdi Tc , bliver lig med nul ( superledning ). I dette tilfælde siges materialet at erhverve "superledende egenskaber" eller gå ind i en "superledende tilstand".

Superledningsforskning er i øjeblikket i gang for at øge temperaturen Tc ( høj temperatur superledning ).

Historie

I 1911 opdagede den hollandske fysiker Kamerling-Onnes , at når kviksølv afkøles i flydende helium , ændres modstanden først gradvist, og derefter ved en temperatur på 4,1 K falder det kraftigt til nul.

Den mindste superleder blev skabt i 2010 baseret på den organiske superleder (BETS) 2 GaCl 4 [1] [2] , hvor forkortelsen " BETS " står for bis ethylen dithio tetra s elena fulvalene . Den skabte superleder består af kun fire par molekyler af dette stof med en samlet prøvelængde på omkring 3,76 nm .

Egenskaber for superledere

Afhængigt af deres egenskaber er superledere opdelt i tre grupper:

• Superledere af den første slags ;
• superledere af den 1.5. slags ;
• superledere af II (anden) slags .

Faseovergang til den superledende tilstand

Overgangen af ​​et stof til den superledende tilstand er ledsaget af en ændring i dets termiske egenskaber. Denne ændring afhænger dog af den type superledere, der overvejes. Så for superledere af typen Ι, i fravær af et magnetfelt, er overgangsvarmen (absorption eller frigivelse) fra den superledende tilstand til den sædvanlige tilstand nul og lider derfor af et spring i varmekapaciteten , hvilket er typisk for en faseovergang af ΙΙ-typen.

Meissner-effekt

En endnu vigtigere egenskab ved en superleder end nul elektrisk modstand er den såkaldte Meissner -effekt , som består i at skubbe magnetisk flux ud af superlederen. Fra den eksperimentelle observation af denne kendsgerning drages en konklusion om eksistensen af ​​udæmpede strømme nær superlederens overflade, som skaber et internt magnetfelt modsat det eksterne påførte magnetfelt og kompenserer det.

Tabel over superledere

Tabellen nedenfor viser nogle superledere og deres karakteristiske værdier for kritisk temperatur ( Tc ) og begrænsende magnetfelt ( Bc ) .

Materialenavn	Kritisk temperatur , K	Kritisk felt , T	År for offentliggørelsen af ​​opdagelsen af ​​superledning
Type I superledere
Pb ( bly )	7,26 [3]	0,08 [4]	1913 [3]
Sn ( tin )	3,69 [3]	0,031 [4]	1913 [3]
Ta ( tantal )	4,38 [3]	0,083 [4]	1928 [3]
Al ( aluminium )	1,18 [3]	0,01 [4]	1933 [3]
Zn ( zink )	0,88 [4]	0,0053 [4]
W ( wolfram )	0,01 [4]	0,0001 [4]
Superledere af 1,5. slags
Der søges efter en teoretisk model [5]
Type II superledere
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]
MgB 2 ( magnesiumdiborid )	39	?	2001
H 2 S ( hydrogensulfid )	203 [6]	72 [6]	2015 [6]

Ansøgning

• En kvantecomputer bruger qubits baseret på superledere.
• Superledere bruges også til at skabe et kraftigt magnetfelt , for eksempel ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor; International Thermonuclear Experimental Reactor ) , hvor superledere , ved at skabe et magnetfelt, holder højtemperaturplasma og forhindrer det i at komme i kontakt med væggene i reaktoren.
• Superledere bruges i NMR tomografer (NMR - nuklear magnetisk resonans ).
• Superledere bruges i kraftige turbogeneratorer KGT-20 og KGT-1000 baseret på superledning [7] , [8] og i udviklingen af ​​superledende elektriske maskiner .
• Superledere bruges i superledende magnetmagneter .
• Superledere bruges til at lave superledende ledninger .

Se også

• Høj temperatur superledningsevne
• BSCCO
• stannid triniobia
• Niobium-titanium
• YBCO
• Super isolator

Litteratur

• Hirsch JE, Maple MB, Marsiglio F. Klasser i superledende materialer: Introduktion og oversigt // Physica C: Superledning og dens anvendelser. - 2015. - Bd. 514.-S. 1-8. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physic.2015.03.002 .
• Hamlin JJ Superledning i de metalliske elementer ved høje tryk // Physica C: Superledning og dens anvendelser. - 2015. - Bd. 514. - S. 59-76. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physic.2015.02.032 .
• White BD, Thompson JD, Maple MB Ukonventionel superledning i tunge fermionforbindelser // Physica C: Superledning og dens anvendelser. - 2015. - Bd. 514. - S. 246-278. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physic.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. Superledningsevne i aromatiske kulbrinter // Physica C: Superledningsevne og dens anvendelser. - 2015. - Bd. 514. - S. 199-205. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physic.2015.02.015 .
• Griveau Jean-Christophe, Colineau Eric. Superledningsevne i transuranelementer og forbindelser // Comptes Rendus Physique. - 2014. - Bd. 15. - S. 599-615. — ISSN 16310705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2014.07.001 .
• Chernoplekov N. A. Superledende materialer i moderne teknologi // "Nature" , 1979. - Nr. 4.
• Antonov Yu.F. , Danilevich Ya.B. Kryoturbinegenerator KTG-20: erfaring med skabelse og problemer med superledende elektroteknik . - M. : Fizmatlit, 2013. - 600 s. - ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .
• Glebov IA Turbogeneratorer, der bruger superledning. — L. : Nauka : Leningrad. Afdeling, 1981. - 231 s.

• Wilson M. Superledende magneter. - M . : Energi, 1985. - 405 s.

• Gurevich A. Vl. Fysik af sammensatte superledere. — M .: Nauka, 1987. — 240 s.

• Pan V. M. Superlederes metallofysik. - Kiev: Nauk. Dumka, 1984. - 189 s.

Noter

1. ↑ K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka og S.-W. Hla. Superledningsevne i kun fire par (BETS)2GaCl4-molekyler  (engelsk)  // Nature Nanotechnology . - 2010. - Bd. 5 . - S. 261-265 .
2. ↑ Yuri Erin. Skabte en superleder bestående af kun 8 stofmolekyler . Elementy.ru (19. april 2010). Hentet 19. april 2010. Arkiveret fra originalen 26. august 2011. (Russisk)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V. L. Ginzburg , E. A. Andryushin. Kapitel 1. Opdagelse af superledning // Superledning . — 2. oplag, revideret og forstørret. - Alfa-M, 2006. - 112 s. - 3000 eksemplarer.  — ISBN 5-98281-088-6 . Arkiveret 13. september 2011 på Wayback Machine
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 Superconductor] - artikel fra Great Soviet Encyclopedia
5. ↑ Fysikere præsenterede teorien om halvanden superledning (utilgængeligt link) . Hentet 26. oktober 2011. Arkiveret fra originalen 10. april 2018. (ubestemt) 
6. ↑ 1 2 3 A. P. Drozdov, M.I. Eremets, I.A. Troyan, V. Ksenofontov, S.I. Shylin. Konventionel superledning ved 203 kelvin ved høje tryk i svovlhydridsystemet  // Natur. - T. 525 , nr. 7567 . — s. 73–76 . - doi : 10.1038/nature14964 .
7. ↑ Glebov, 1981 .
8. ↑ Antonov, 2013 .

Ledende materialer
Dielektrisk Halvleder Leder Superleder Ideel dirigent