Суперпроводност

Из Википедије, слободне енциклопедије

Суперпроводљивост или суперпроводност је појава код извесних материјала на ниским температурама, у којој долази до потпуног одсуства електричног отпора и гашења унутрашњег магнетног поља (Мајснеров ефекат). На критичној температури Tc отпорност материјала пада на нулу.

Магнет лебди изнад охлађеног суперпроводника (око −197 °C).
Керамички суперпроводник лебди изнад магнетне траке.
Видео снимак супермагнета YBCO, који лебди изнад магнетне шине

Суперпроводност се појављује код разних материјала, укључујући и једноставне елементе попут калаја и алуминијума, неке маталне легуре, и високодопиране полупроводнике, као и извесна керамичка једињења која садрже нешто атома бакра и кисеоника. Друга врста једињења, позната као купрати, су високотемпературни суперпроводници. Суперпроводност се не појављује код племенитих метала попут злата и сребра, нити код феромагнетних метала попут гвожђа (мада гвожђе може да се претворити у суперпроводник ако се подвргне врло високим притисцима).

Суперпроводљивост је откривена 1911, али теоријска основа ове појаве није била позната све до 1957. Те године су амерички физичари Џон Бардин (John Bardeen), Лион Купер (Leon Cooper) и Роберт Шрифер (Robert Schrieffer) објавили теорију суперпроводљивости (за конвенционалне, тада једино познате, суперпроводнике), сада познату као БЦС теорију, и за то добили Нобелову награду 1972. (То је била Бардинова друга Нобелова награда; прву је добио за рад на развоју транзистора.) Кључни део БЦС теорије је грађење парова проводних електрона, познатих као Куперови парови, као последица интеракције са позитивним јонима кристала.


Спарени електрони не могу индивидуално добити или изгубити мале количине енергије, као што би могли у делимично попуњеној проводној зони. Њихово спаривање ствара енергијски процеп у дозвољеним квантним нивоима, а на ниским температурама не постоји довољно енергије судара да се овај процеп прескочи. Према томе електрони могу слободно да се крећу кроз кристал без икакве размене енергије кроз сударе, то јест са нултим отпором.

Постоји и класа материјала, позната као неконвенционални суперпроводници, код које се јавља суперпроводност, али чија су физичка својства у супротности са теоријом конвенционалних суперпроводника. Наиме, такозвани високотемпературни суперпроводници, откривени 1986, показују особину суперпроводљивости на температурама далеко вишим него што би то било могуће по конвенционалној теорији (ипак, ова температура је још увек далеко испод собне температуре). Тренутно не постоји целовита теорија високотемпературне суперпроводности.

Једна од могућих користи суперпроводника је та што би помоћу њих било могуће да се електрична енергија чува дуго времена, практично без утрошака. Ипак да би се суперпроводници користили у пракси, потребно је да „функционишу“ на температурама приближним собним (иначе би их утрошак енергије за хлађење учинио непрактичним). Зато већ дуги низ година научници раде на стварању суперпроводника који раде на све вишим температурама.

Примери[уреди]

Примери суперпроводљивих материјала
Супстанца Критична температура
у K
Критична температура
у °C
волфрам [1] 0,012 −273,139
галијум [1] 1,091 −272,059
алуминијум 1,14 −272,01
жива [1] 4,153 −268,997
тантал [1] 4,483 −268,667
олово [1] 7,193 −265,957
ниобијум [1] 9,5 −263,65
AuPb 7,0 −266,15
Техницијум 11,2 −266,07
MoN 12,0 −261,15
PbMo6S8 15 −258,15
K3C60 19 −254,15
Nb3Ge 23 −250,15
La2CuO4 35 −238,15
MgB2 39 −234,15
Cs3C60 40 −233,15
Bi2Sr2CaCu2O8 92 −181,15
YBa2Cu3O7-x; x ~ 0,2 [2] 93 −180,15
Bi2Sr2Ca2Cu3O10 110 −163,15
HgBa2Ca2Cu3O8+x[2] 133 −140,15

Референце[уреди]

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]

Викиостава
Викимедијина остава има још мултимедијалних датотека везаних за: Суперпроводност