Egenskaper ved høy temperatur Superledere

Fenomenet forskerne kaller superledning ble først oppdaget i 1911. Det har skapt mye spenning i de siste tiårene, men spesielt når fysikere fant i 1980 at noen materialer ble superledere ved temperaturer på 90 grader Kelvin eller over --- en temperatur over kokepunktet for flytende nitrogen. Disse materialer kalles høytemperatur superledere. Superledere kan brukes til ulike høyteknologiske prosjekter, for eksempel strømnett, magnetiske Levitasjon tog, MR-maskiner og selv Large Hadron Collider i EU.

Superledning

Forskere bruker ofte Kelvin skala for å måle temperaturer. Romtemperatur på Kelvin skalaen er ca 298 grader K, og kroppen din er på ca 310 grader K. Kelvin skalaen går fra 0 K eller det absolutte nullpunkt, den kaldeste temperaturen mulig, en temperatur hvor saken har ingen termisk energi igjen overhodet. Det følger av termodynamikkens tredje lov at du ikke kan kunstig kjøle et materiale hele veien til det absolutte nullpunkt, selv om forskerne har vært i stand til å komme bemerkelsesverdig nær. Ved de ekstremt lave temperaturer, visse materialer oppviser nøyaktig null motstand mot elektrisk strøm. Den temperatur ved hvilken et materiale som er elektrisk motstand plutselig synker til null, kalles den kritiske temperatur.

Høytemperatur superledere

Tretti metaller kalles Type I superledere utstillingssuperledning når avkjølt til ekstremt lave temperaturer, noe som begrenser deres nytte. Type II-superledere har imidlertid mye høyere kritiske temperaturer. Dette gjelder spesielt for de høytemperatur superledere. I likhet med Type I materialer, viser de superledning under deres kritiske temperaturen; ved definisjon, imidlertid, den kritiske temperatur av et høytemperatur superleder er mer enn 77 grader Kelvin, kokepunktet for flytende nitrogen. De kan avkjøles til deres kritiske temperatur ved hjelp av flytende nitrogen, som er relativt billig sammenlignet med de fremgangsmåter som kreves for Type I superledende materialer.

Vortex State

I motsetning til type I superledere, type II (inkludert alle høytemperatur superledere) oppviser en meget liten mengde motstand under sin kritiske temperatur; avkjøling dem videre, men kan eliminere denne motstand helt. De har vanligvis en blanding av "normale" soner omgitt av virvler av superledende regioner. Dersom det superlederen utsettes for et magnetisk felt, vil feltet induserer strømmer i de superledende virvler som nøyaktig kansellere det magnetiske felt; følgelig ikke det magnetiske feltet ikke trenge inn i den superledende regioner, selv om det kan trenge inn i de normale seg. Dersom styrken av magnetfeltet økes for mye, vil det føre til de normale områder for å pakke tettere sammen, og hvis hvirvlene bevege seg som et resultat av dette vil den superledende tilstand tapt. Siden små defekter i materialet kan bidra til å forhindre bevegelse av hvirvlene, er den mikroskopiske struktur av høytemperatur superledere meget viktig for å bestemme deres egenskaper.

andre egenskaper

Fysikere har ennå ikke utviklet en fullstendig forklaring for superledning i høy temperatur og andre type II superledere, selv om type I superledere er bedre forstått. Den høytemperatur-superledere er relativt sprø keramikk dannet av lag av kobber oksider adskilt av mellomliggende lag av barium og andre atomer som yttrium eller lantan. Den høyeste kritiske temperaturen oppnådd hittil var for thallium-barium-kobber-oksyd, som har en kritisk temperatur på 125 K.