Сверхпроводник — материал, электрическое сопротивление которого при понижении температуры до некоторой величины становится равным нулю (сверхпроводимость). При этом говорят, что материал приобретает «сверхпроводящие свойства» или переходит в «сверхпроводящее состояние».
В настоящее время проводятся исследования в области сверхпроводимости с целью повышения температуры (высокотемпературная сверхпроводимость).
История В 1911 году голландский физик Камерлинг-Оннес обнаружил, что при охлаждении ртути в жидком гелии её сопротивление сначала меняется постепенно, а затем при температуре резко падает до нуля.
Сверхпроводник наименьшего размера был создан в 2010 году на основе органического сверхпроводника (BETS)2GaCl4, где аббревиатура «BETS» означает бисэтилендитиотетраселенафульвален. Созданный сверхпроводник состоит всего из четырёх пар молекул этого вещества при общей длине образца порядка .
Свойства сверхпроводников В зависимости от свойств сверхпроводники делят на три группы: Сверхпроводники I рода; ; сверхпроводники II (второго) рода.
Фазовый переход в сверхпроводящее состояние Переход вещества в сверхпроводящее состояние сопровождается изменением его тепловых свойств. Однако, это изменение зависит от рода рассматриваемых сверхпроводников. Так, для сверхпроводников Ι рода в отсутствие магнитного поля теплота перехода (поглощения или выделения) из сверхпроводящего состояния в обычное равна нулю, а следовательно терпит скачок теплоёмкость, что характерно для фазового перехода ΙΙ рода.
Эффект Мейснера
Даже более важным свойством сверхпроводника, чем нулевое электрическое сопротивление, является так называемый эффект Мейснера, заключающийся в выталкивании сверхпроводником магнитного потока. Из экспериментального наблюдения данного факта делается вывод о существовании незатухающих токов около поверхности сверхпроводника, которые создают внутреннее магнитное поле, противоположно направленное внешнему, приложенному магнитному полю и компенсирующее его.
Таблица сверхпроводников В представленной ниже таблице перечислены некоторые сверхпроводники и характерные для них величины критической температуры () и предельного магнитного поля ().
Название материала Критическая температура , К Критическое поле , Тл Год опубликования обнаружения сверхпроводимости Сверхпроводники I рода Pb (свинец) 7,26 0,08 1913 Sn (олово) 3,69 0,031 1913 Ta (тантал) 4,38 0,083 1928 Al (алюминий) 1,18 0,01 1933 Zn (цинк) 0,88 0,0053 W (вольфрам) 0,01 0,0001 Сверхпроводники 1.5 рода Ведутся поиски по теоретической модели Сверхпроводники II рода Nb (ниобий) 9,20 0,4 1930 V3Ga 14,5 >35 Nb3Sn 18,0 >25 (Nb3Al)4Ge 20,0 Nb3Ge 23 GeTe 0,17 0,013 SrTiO3 0,2—0,4 >60 MgB2 (диборид магния) 39 ? 2001 H2S (сероводород) 203 72 2015
Применение
Квантовый компьютер использует кубиты, основанные на сверхпроводниках. Сверхпроводники также используют для создания мощного магнитного поля, к примеру ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor; Международный экспериментальный термоядерный реактор), в котором сверхпроводники, создавая магнитное поле, удерживают высокотемпературную плазму, не давая ей контактировать со стенками реактора. Сверхпроводники используются в ЯМР-томографах (ЯМР — ядерный магнитный резонанс). Сверхпроводники используются в сверхмощных турбогенераторах КГТ-20 и КГТ-1000 на основе сверхпроводимости , , и при разработке сверхпроводящих электрических машин. [англ.яз] Сверхпроводники используются в соленоидах сверхпроводящих магнитов. Сверхпроводники используются для изготовления сверхпроводящих проводов.
См. также Высокотемпературная сверхпроводимость BSCCO Станнид триниобия Ниобий-титан YBCO
Литература
Черноплеков Н. А. Сверхпроводящие материалы в современной технике // «Природа», 1979.— № 4.
Примечания
Категория:Коллективные явления в конденсированных средах Категория:Агрегатные состояния Категория:Материалы