Ізотопічний ефект (, ) — фізичне явище в багатьох низькотемпературних надпровідниках, яке полягає в залежності критичної температури від маси ізотопу. Ефект було відкрито незалежно Емануелем Максвелом
та Чарльзом Рейнольдсом в 1950 році.
Значення показника α для різних надпровідників згідно з , Речовина α Ртуть (Hg) 0.5 ± 0.03 Талій (Tl) 0.5 ± 0.1 Кадмій (Cd) 0.5 ± 0.1 Молібден (Mo) 0.33 ± 0.05 Осмій (Os) 0.21 ± 0.05 Рутеній (Ru) 0.0 Цирконій (Zr) 0.0 Уран (U) -2Гідрид лантану (LaH10)0.46 Диборид магнію (MgB2) 0.32, 0.30 Гідрид паладію (PdH, PdD) -0.25 La1.85Sr0.15CuO4 0.07 La1.89Sr0.11CuO4 0.75 A3C60, A=Na, Ru 0.37 1.4
Для будь-якого конкретного надпровідника приблизно справджується наступна рівність:
,
де — критична температура надпровідника (тобто значення температури, при якій матеріал переходить у надпровідний стан), а — маса ізотопу. Оскільки пропорційна критичному магнітному полю , то між та повинно існувати подібне співвідношення.
Важливість ізотопічного ефекту проявилася в побудові теорії надпровідності, а саме в поясненні механізму утворення зв'язаних станів електронів (пар Купера). Оскільки утворення таких пар може відбуватися лише за участі сил взаємного притягання, то такі сили можуть виникнути лише завдяки взаємодії електронів з кристалічною ґраткою.
Показник для більшості моноатомних речовин приблизно дорівнює . Це значення передбачає теорія БКШ, оскільки згідно з цією теорією пропорційне характеристичній частоті фононів (за умови нехтування кулонівським відштовхуванням). В свою чергу закон дисперсії фононів в моноатомному ланцюжку пропорційний , що і пояснює значення зокрема для ртуті, талію та кадмію.
Відхилення від значення для деяких перехідних металів (зокрема занулення для Zr та Ru, а також сильний обернений ізтопічний ефект для урану) пояснюється врахуванням особливостей зонної структури.
Врахування ангармонічних ефектів дозволяє пояснити обернений ізтопічний ефект для гідриду паладію та значення для фулеренів.
Джерела
Література
Див. також
Надпровідність