Supravodič

Supravodič  je materiál , jehož elektrický odpor se při poklesu teploty na určitou hodnotu Tc rovná nule ( supravodivost ) . V tomto případě se říká, že materiál získá "supravodivé vlastnosti" nebo vstoupí do "supravodivého stavu".

V současné době probíhá výzkum supravodivosti s cílem zvýšit teplotu Tc ( vysokoteplotní supravodivost ).

Historie

V roce 1911 holandský fyzik Kamerling-Onnes zjistil, že když se rtuť ochladí v kapalném heliu , její odpor se nejprve pozvolna změní a poté při teplotě 4,1 K prudce klesne na nulu.

Nejmenší supravodič vznikl v roce 2010 na bázi organického supravodiče (BETS) 2 GaCl 4 [1] [2] , kde zkratka " BETS " znamená bis ethylen dithio tetra s elena fulvalen . Vytvořený supravodič se skládá pouze ze čtyř párů molekul této látky o celkové délce vzorku asi 3,76 nm .

Vlastnosti supravodičů

V závislosti na vlastnostech se supravodiče dělí do tří skupin:

• Supravodiče prvního druhu ;
• supravodiče 1.5. druhu ;
• supravodiče II (druhého) druhu .

Fázový přechod do supravodivého stavu

Přechod látky do supravodivého stavu je doprovázen změnou jejích tepelných vlastností. Tato změna však závisí na druhu uvažovaných supravodičů. Takže pro supravodiče typu Ι je při absenci magnetického pole teplo přechodu (absorpce nebo uvolnění) ze supravodivého stavu do obvyklého stavu nulové, a proto trpí skokem v tepelné kapacitě , který je typický pro fázový přechod typu ΙΙ.

Meissnerův efekt

Ještě důležitější vlastností supravodiče než nulový elektrický odpor je tzv. Meissnerův jev , který spočívá ve vytlačování magnetického toku ze supravodiče. Z experimentálního pozorování této skutečnosti je učiněn závěr o existenci netlumených proudů v blízkosti povrchu supravodiče, které vytvářejí vnitřní magnetické pole opačné k vnějšímu působícímu magnetickému poli a kompenzují jej.

Tabulka supravodičů

Níže uvedená tabulka uvádí některé supravodiče a jejich charakteristické hodnoty kritické teploty ( T c ) a limitního magnetického pole ( B c ).

Název materiálu	Kritická teplota , K	Kritické pole , T	Rok zveřejnění objevu supravodivosti
Supravodiče typu I
Pb ( olovo )	7,26 [3]	0,08 [4]	1913 [3]
Sn ( cín )	3,69 [3]	0,031 [4]	1913 [3]
Ta ( tantal )	4,38 [3]	0,083 [4]	1928 [3]
Al ( hliník )	1,18 [3]	0,01 [4]	1933 [3]
Zn ( zinek )	0,88 [4]	0,0053 [4]
W ( wolfram )	0,01 [4]	0,0001 [4]
Supravodiče 1,5. druhu
Probíhá hledání teoretického modelu [5]
Supravodiče typu II
Nb ( niob )	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 ( diborid hořečnatý )	39	?	2001
H 2 S ( sirovodík )	203 [6]	72 [6]	2015 [6]

Aplikace

• Kvantový počítač používá qubity založené na supravodičích.
• Supravodiče se také používají k vytvoření silného magnetického pole , například ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor; International Thermonuclear Experimental Reactor ) , ve kterém supravodiče vytvořením magnetického pole udržují vysokoteplotní plazma a brání mu v kontaktu se stěnami reaktoru.
• Supravodiče se používají v NMR tomografech (NMR - nukleární magnetická rezonance ).
• Supravodiče se používají ve vysoce výkonných turbogenerátorech KGT-20 a KGT-1000 na bázi supravodivosti [7] , [8] a při vývoji supravodivých elektrických strojů .
• Supravodiče se používají v solenoidech supravodivých magnetů .
• Supravodiče se používají k výrobě supravodivých drátů .

Viz také

• Vysokoteplotní supravodivost
• BSCCO
• statná triniobie
• Niob-titan
• YBCO
• Super izolátor

Literatura

• Hirsch JE, Maple MB, Marsiglio F. Třídy supravodivých materiálů: Úvod a přehled // Physica C: Supravodivost a její aplikace. - 2015. - Sv. 514.-P. 1-8. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.03.002 .
• Hamlin JJ Supravodivost v kovových prvcích při vysokých tlacích // Physica C: Supravodivost a její aplikace. - 2015. - Sv. 514. - S. 59-76. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.02.032 .
• White BD, Thompson JD, Maple MB Nekonvenční supravodivost v těžkých fermionových sloučeninách // Physica C: Supravodivost a její aplikace. - 2015. - Sv. 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 Katsu Supravodivost v aromatických uhlovodících // Physica C: Supravodivost a její aplikace. - 2015. - Sv. 514. - S. 199-205. — ISSN 09214534 . - doi : 10.1016/j.physc.2015.02.015 .
• Griveau Jean-Christophe, Colineau Eric. Supravodivost v prvcích a sloučeninách transuranu // Comptes Rendus Physique. - 2014. - Sv. 15. - S. 599-615. — ISSN 16310705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2014.07.001 .
• Černoplekov N. A. Supravodivé materiály v moderní technologii // "Příroda" , 1979. - č. 4.
• Antonov Yu.F. , Danilevich Ya.B. Generátor kryoturbíny KTG-20: zkušenosti s tvorbou a problémy supravodivé elektrotechniky . - M. : Fizmatlit, 2013. - 600 s. - ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .
• Glebov IA Turbogenerátory využívající supravodivost. — L. : Nauka : Leningrad. oddělení, 1981. - 231 s.

• Wilson M. Supravodivé magnety. - M .: Energie, 1985. - 405 s.

• Gurevič A. Vl. Fyzika kompozitních supravodičů. — M .: Nauka, 1987. — 240 s.

• Pan V. M. Metalofyzika supravodičů. - Kyjev: Nauk. Dumka, 1984. - 189 s.

Poznámky

1. ↑ K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka a S.-W. Hla. Supravodivost v pouhých čtyřech párech molekul (BETS)2GaCl4  (anglicky)  // Nature Nanotechnology . - 2010. - Sv. 5 . - str. 261-265 .
2. ↑ Jurij Erin. Vytvořil supravodič skládající se pouze z 8 molekul hmoty . Elementy.ru (19. dubna 2010). Získáno 19. dubna 2010. Archivováno z originálu 26. srpna 2011. (Ruština)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V. L. Ginzburg , E. A. Andryushin. Kapitola 1. Objev supravodivosti // Supravodivost . — 2. vydání, upravené a rozšířené. - Alfa-M, 2006. - 112 s. - 3000 výtisků.  — ISBN 5-98281-088-6 . Archivováno 13. září 2011 na 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 Supravodič] – článek z Velké sovětské encyklopedie
5. ↑ Fyzici představili teorii jedné a půl supravodivosti (nepřístupný odkaz) . Získáno 26. října 2011. Archivováno z originálu 10. dubna 2018. (neurčitý) 
6. ↑ 1 2 3 A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin. Konvenční supravodivost při 203 kelvinech při vysokých tlacích v systému hydridů síry  // Příroda. - T. 525 , č.p. 7567 . — s. 73–76 . - doi : 10.1038/příroda14964 .
7. ↑ Glebov, 1981 .
8. ↑ Antonov, 2013 .