1 / 25

Supravodivost

Supravodivost. Obsah . Historie Supravodiče I. a II. Typu Zajímavé vlastnosti BCS teorie Vysokoteplotní supravodivost Speciální typy supravodičů Experiment. Historie. Objevitel je H.K. Onnese Zkapalnil helium Teplota varu He 4,23K Objev supravodivosti roku 1911

jaimie
Download Presentation

Supravodivost

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Supravodivost

  2. Obsah • Historie • Supravodiče I. a II. Typu • Zajímavé vlastnosti • BCS teorie • Vysokoteplotní supravodivost • Speciální typy supravodičů • Experiment

  3. Historie • Objevitel je H.K. Onnese • Zkapalnil helium • Teplota varu He 4,23K • Objev supravodivosti roku 1911 • Pozorována u rtuti při 4,26K • Časem objeveny supravodiče s vyšší TC • Objev LaBaCuO (35K) a YBaCuO (92K)

  4. Historie

  5. Základní pojmy • Kritická teplota (Tc) • Kritické magnetické pole (Bc) • Empirický vzorec závislosti na teplotě

  6. Základní rozdělení • Supravodiče I. typu • Supravodiče II. typu • Supravodiče vysokoteplotní Smíšený stav

  7. Supravodiče I. typu • Jsou to kovy nebo polokovy • Nemají prakticky žádné využití • Velmi nízké přechodové teploty • Nízké kritické magnetické pole • Dokonalá diamagnetika Supravodiče I. typu Hg 4,154 K In 3,403 5 K Pb 7,196 K V 5,40 K Zn 7,86 K P 14-24K při 250GPa

  8. Supravodiče II. typu • Existence předpovězena BCS teorií • Přechodový stav • Magnetické víry vnikající do supravodiče • Výhody • Lze z nich vyrobit dráty a cívky • Vyšší BC a TC • Nevýhody • Musí se chladit kapalným He Supravodiče II. typu Nb3Sn 18 Nb3Al 18,7 Nb3Ge 23,2 Nb0,16Al0,64Ge0,2 20,7 Nb3Al0,75Ge0,25 18,5 Nb-Ti 8 - 10

  9. Pronikání magnetického pole • Závislost magnetické indukce na hloubce • λ je hloubka průniku • Závislost λ na teplotě • λ(0) je běžně 50 – 100 nm • Srovnatelné s velikostí buňky krystalu

  10. Meissnerův efekt • Součást 99% demonstrací • Dokonalé diamagnetikum • Levitace • Magnetickou indukcí • Zamrzání magnet. siločar

  11. Základní pojmy k BCS • Fonony • Kvazičástice • Fermiony • Bosony • Celočíselný spin • Nesplňují Pauliho vylučovací princip • Mezony,fotony,gluony • Antiferomagnetismus • Energeticky výhodnější je opačná orientace sousedních spinů

  12. Nápady vedoucí k BCS teorii • Cosi brání přechodu nosičů náboje do nesupravodivého stavu • Tepelná energie umožňuje překonat zakázané pásmo • TC je závislá na hmotnosti izotopu • Interakce s krystal. mřížkou • Nosiči náboje nejsou fermiony • Elektrony se nemohly ztratit

  13. Cooperovy páry e― e― e― • Spojení elektronů fononovou interakcí • Bosony, celočíselný spin • Při TC překonají elektrony Fermiho mez • Koherentní chování • Supravodivost, důsledek koherence e― Fotonová interakce Fononová interakce

  14. BCS teorie • John Bardeen, Leon Cooper, John Robert Schrieffer (1957) • Elektron-fononová interakce • U normálních vodičů způsobuje odpor • U supravodičů páruje elektrony do Cooperových párů • Podmínky párování elektronů • Dostatečně malý rozdíl energií • Opačně orientovaný spin a hybnost • Supratekutost, magnetary

  15. Vysokoteplotní supravodiče HTS • Objev roku 1986 • Nevodivé keramiky s šupinkovitou strukturou • Nosiče náboje jsou opět Cooperovy páry • Vážou se na jiném principu • Výhody • Chladí se dusíkem • Nevýhody • Nelze z nich vyrábět cívky • Omezené možnosti využití Vysokoteplotní supravodiče La2-xBaxCuO4 (x=0,15) 35 YBa2Cu3O793 YBa2Cu3F2Oy155

  16. Speciální typy supravodičůFullereny, organické supravodiče • Většinou obsahují alkalické kovy • Maximální dosažené teploty až 70K • Pro nanotrubičky jen 12K

  17. Speciální typy supravodičů Borokarbidy – ferromagnetické supravodiče • Nejméně prozkoumané, objevené v roce 1993 • Cooperovy páry obchází magnetické ionty „Rezonanční“ supravodič • Byl nalezen zatím jen jeden: Sn3Ba8Ca4Cu11Ox

  18. Ultravodiče • Organické polymery • Mnohem lepší vodivost než zlato • Vykazují extrémní diamagnetismus • Většinou existují pouze ve formě tenkých filmů=> cíl je vytvořit dráty • V praktických aplikacích možná nahradí měď a vysokoteplotní supravodiče

  19. Experiment • BiPbSrCaCuO • TC = 108K • YBaCuO • TC = 93K BSCCO

  20. Závěr • 100 let od objevu • Nejznámější je YBaCuO • BCS teorie – základní princip • Vysokoteplotní supravodivost • Poděkování ing. Svobodovi za ochotu při shánění dusíku, a škole za sponzorování nákupu supravodičů

  21. Zdroje • http://www.aldebaran.cz/bulletin/2004_36_hts.html • http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/solids/supcon.html • http://openlearn.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=193000 • http://openlearn.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=192974 • http://openlearn.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=192982 • http://superconductors.org/ • http://www.converter.cz/tabulky/supravodice.htm • http://www.supravodice.zcu.cz/index3.html • http://en.wikipedia.org/supercoductors • A mnoho dalších …

More Related