The Structure of Superledere

The Structure of Superledere


En superleder har evnen til å lede strøm uten elektrisk motstand når avkjølt til sin kritiske temperatur nær det absolutte nullpunkt. Motstand refererer til evnen til en substans til å motstå passering av en elektrisk strøm. Resistiviteten av metalliske ledere reduseres etter hvert som temperaturen faller, men tilstedeværelsen av urenheter i den molekylære gitterstruktur av metallrammer som reduserer. En elektrisk strøm som flyter gjennom en superleder ledning uten hindringer kan bevege seg på ubestemt tid, krever ingen strømkilde.

Crystal gitterstruktur

Elektronene i bevegelse danner en elektrisk strøm, men motstand mot elektrisk strøm i en leder som fører til en varmeøkning. To faktorer som forårsaker motstand mot strømmen av elektrisk kraft omfatter urenheter, noe som hindrer elektronstrømningen ved å forårsake kollisjoner og vibrasjoner som følge av den økede oppvarming som forårsaker atomene å flytte rundt på gitteret nettverket og kolliderer med bevegelige elektroner.

Når superledende materialer avkjøles til sine kritiske temperaturer, kan de på superledende egenskaper i form av krystallinske gitterstrukturer består av tilbakevendende grunnenheter. Disse strukturene har økt stabilitet fordi elektron bonding tillater ubegrenset flyt av strøm.

Ifølge BCS (Bardeen Cooper Schreiffer) Theory, super kalde temperaturer tregere molekylære vibrasjoner til et punkt der de bevegelige elektroner danner par som reiser gjennom gitterstrukturen, skaper ledige veier. Elektron parene følgende langs stien er uhindret, og denne strømmen kan fortsette å strømme på ubestemt tid.

Type 1

Denne super kategorien omfatter metaller som viser noen ledningsevne ved romtemperatur, men krever kjølingstemperaturer for å bremse ned de molekylære vibrasjoner tilstrekkelig til rette for uhindret elektronstrømmen. Deres struktur består av rent metall innhegninger, og deres kritiske temperaturer nærmer det absolutte nullpunkt (-459.67 grader Fahrenheit). Aluminium, bly, kvikksølv, tinn, titan, wolfram og sink er type 1 superledere.

Type 2

Disse halvledere er kjent som harde superledere fordi deres overgang fra en normal tilstand til en superledende tilstand er en gradvis en. Forskere utviklet disse syntetiske ledere i laboratorier. Deres gitter strukturer er vanligvis metallbasert, blant vanadium, technetium, niob, metalliske forbindelser og legeringer. Sine nødvendige kritiske temperaturen er høyere, alt fra -459.67 grader til omtrent -211,27 grader Fahrenheit. Innenfor denne serien av kritiske temperaturer, forskere finne mer praktiske anvendelser for vitenskapelig og kommersiell bruk.

Keramiske og Organic Superledere

Keramiske materialer vanligvis virke som isolatorer, men høytemperatur superledere er keramiske materialer med lag av kobber-oksyd i avstand intermittent med lag inneholdende barium og andre materialer, som danner gitterstrukturen som er typisk for superledere. Den kritiske temperatur på -234,67 grader Fahrenheit gir keramiske superledere den fordel at de kan operere med flytende nitrogen avkjøling. Forskere har funnet et problem med keramikk, ved at de er vanskelige å forme til nyttige former. Dette har forsinket den forskning på ubestemt tid.

Organiske lederne er materialer som består av store organiske molekyler inneholdende et gjennomsnitt på 20 atomer. Denne kategorien av molekylære superledere omfatter molekylære salter, polymerer og rent karbon systemer i gitter formasjoner.