Русская Википедия:Сверхпроводник
Сверхпроводник — материал, электрическое сопротивление которого при понижении температуры до некоторой величины Шаблон:Math 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 Шаблон:Math (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 Шаблон:S резко падает до нуля. Шаблон:TODO Сверхпроводник наименьшего размера был создан в 2010 году на основе органического сверхпроводника (BETS)2GaCl4[1][2], где аббревиатура «BETS» означает бисэтилендитиотетраселенафульвален. Созданный сверхпроводник состоит всего из четырёх пар молекул этого вещества при общей длине образца порядка Шаблон:S.
Свойства сверхпроводников
В зависимости от свойств сверхпроводники делят на три группы:
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
Шаблон:Main 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 (Шаблон:Math) и предельного магнитного поля (Шаблон:Math).
Название материала | Критическая температура <math>T_c</math>, К |
Критическое поле <math>B_c</math>, Тл |
Год опубликования обнаружения сверхпроводимости |
---|---|---|---|
Сверхпроводники I рода | |||
Pb (свинец) | 7,26[3] | 0,08[4] | 1913[3] |
Sn (олово) | 3,69[3] | 0,031[4] | 1913[3] |
Ta (тантал) | 4,38[3] | 0,083[4] | 1928[3] |
Al (алюминий) | 1,18[3] | 0,01[4] | 1933[3] |
Zn (цинк) | 0,88[4] | 0,0053[4] | |
W (вольфрам) | 0,01[4] | 0,0001[4] | |
Сверхпроводники 1.5 рода | |||
Ведутся поиски по теоретической модели[5] | |||
Сверхпроводники II рода | |||
Nb (ниобий) | 9,20[3] | 0,4[4] | 1930[3] |
V3Ga | 14,5[4] | >35[4] | |
Nb3Sn | 18,0[4] | >25[4] | |
(Nb3Al)4Ge | 20,0[4] | ||
Nb3Ge | 23[4] | ||
GeTe | 0,17[4] | 0,013[4] | |
SrTiO3 | 0,2—0,4[4] | >60[4] | |
MgB2 (диборид магния) | 39 | ? | 2001 |
H2S (сероводород) | 203[6] | 72[6] | 2015[6] |
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 Шаблон:Sfn, Шаблон:Sfn, и при разработке сверхпроводящих электрических машин.
- Сверхпроводники используются в соленоидах сверхпроводящих магнитов.
- Сверхпроводники используются для изготовления сверхпроводящих проводов.
См. также
Литература
- Шаблон:Cite doi
- Шаблон:Cite doi
- Шаблон:Cite doi
- Шаблон:Cite doi
- Шаблон:Cite doi
- Черноплеков Н. А. Сверхпроводящие материалы в современной технике // «Природа», 1979.— № 4.
- Шаблон:Книга
- Шаблон:Книга
Примечания
Шаблон:Материалы по электропроводным свойствам