Z Wikipedii

Nadprzewodnictwo - cecha przewodnika elektrycznego, polegająca na tym, że w pewnych warunkach ma on zerową rezystancję. Innymi ważnymi zjawiskami zachodzącymi w nadprzewodnikach są: wypychanie pola magnetycznego (efekt Meissnera) oraz kwantowanie strumienia magnetycznego przechodzącego przez nadprzewodzącą pętlę. Większość przewodników wykazuje nadprzewodnictwo dopiero w temperaturze bliskiej zera absolutnego, czyli 0 K (-273,15°C).

Spis treści 1 Podstawy fizyczne zjawiska 2 Poszukiwania i zastosowania materiałów nadprzewodzących 3 Rodzaje nadprzewodnictwa 4 Zobacz też

[edytuj] Podstawy fizyczne zjawiska

Należy zwrócić uwagę, że zerowa oporność elektryczna nie wystarczy do zdefiniowania nadprzewodnictwa. Materiały charakteryzujące się zerowym oporem elektrycznym nazywa się idealnymi przewodnikami. Co więcej, w stanie nadprzewodnictwa opór elektryczny dla nośników prądu (ale nie dla par Coopera) jest nadal niezerowy! Poprawne określenie wymaga spełnienia jednocześnie dwóch warunków

• zaniku oporu elektrycznego
• doskonałego diamagnetyzmu materiałów nadprzewodzących (zwanym efektem Meissnera).

Istnieją także nadprzewodniki, w których w pary Coopera łączą się nie elektrony lecz dziury. Przewodnictwo dziurowe wykazuje większość nadprzewodników drugiego rodzaju (wyjątkiem jest np. Nd_2-xCe_xCu_4-δ).

Zgodnie z prawem Ohma, podczas przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik na przewodniku powstaje pewien spadek napięcia, a z powodu niezerowego oporu elektrycznego wydziela się energia w postaci ciepła.

Obecnie stosowanym modelem opisu nadprzewodnictwa jest teoria BCS zakładająca, że jest to proces kolektywny, pojawiający się jako efekt zaniku drgań anharmonicznych sieci krystalicznej materiału w niskiej temperaturze. Prowadzi to do pojawienia się sprzężenia pomiędzy elektronami przewodnictwa i stanami fononowymi w sieci krystalicznej. Sprzężenie to pozwala na "sparowanie" elektronów w tzw. pary Coopera. Para Coopera to rodzaj wzbudzenia elektronowo-fononowego: są to dwa elektrony związane ze sobą dzięki oddziaływaniu z siecią krystaliczną, czyli wymianie fononów.

Pary Coopera, będące bozonami, mogą się skondensować na jednym poziomie energetycznym. Dla materiałów nadprzewodzących poziom ten jest odseparowany od innych poziomów przerwą energetyczną oraz charakteryzuje się niezerowym pędem: pary się poruszają. W niskiej temperaturze żadna z par nie może się "wyswobodzić", bo musiałaby pokonać przerwę energetyczną, a to wymaga energii, która w normalnym materiale jest dostarczana dzięki drganiom anharmonicznym sieci krystalicznej. W niskiej temperaturze drgania te jednak nie występują, obecne są tylko drgania harmoniczne.

W efekcie pary są trwałe i muszą się poruszać: tak powstaje ruch ładunków i stąd wynika jego odporność na zaburzenia. Istotą zjawiska nadprzewodnictwa jest jego kolektywny charakter oraz fakt, że nośnikami prądu elektrycznego są w nadprzewodnikach pary elektronowe o ładunku 2e. Szczątkowy opór elektryczny nie może doprowadzić do rozpraszania par Coopera, gdyż nie jest możliwe pokonanie przerwy energetycznej w ten sposób i nie istnieją tym samym stany kwantowe do jakich miałaby się para rozproszyć.

[edytuj] Poszukiwania i zastosowania materiałów nadprzewodzących

Ciągle poszukuje się substancji o jak najniższej rezystywności. Obecnie substancjami o najniższej rezystywności w temperaturze pokojowej są srebro i miedź.

Podczas analizy właściwości metali i stopów zauważono, że ich rezystywność maleje wraz z temperaturą. W temperaturach bliskich zeru bezwzględnemu niektóre substancje stają się nadprzewodnikami, co potwierdzono empirycznie (bez źródła napięcia utrzymano przepływ stałej wartości prądu w pętli przez około 2 lata, przerywając po tym czasie doświadczenie jako zbyt kosztowne). Do substancji takich należą aluminium, cyna oraz wiele innych metali i niektóre półprzewodniki. Dobre właściwości mają również spieki i związki miedzi i tlenu. Nadprzewodnictwo nie występuje w metalach szlachetnych (złoto, srebro) i ferromagnetykach (żelazo i jego stopy).

Postęp nauki przyczynia się do poznawania substancji, które umożliwiają bezstratny przepływ prądu w coraz wyższych temperaturach. Wciąż jednak jest to temperatura zbyt niska dla praktycznych zastosowań i wykorzystanie nadprzewodników jest nadal nieopłacalne w masowych zastosowaniach. Oczekuje się odkrycia taniego nadprzewodnika, który pracowałby w temperaturze normalnej (a więc do ok. 20 °C).

Tym niemniej nadprzewodniki działające w temperaturze ciekłego helu są już praktycznie wykorzystywane w szczególnych sytuacjach. Przykładem są tu nadprzewodnikowe elektromagnesy stosowane w aparatach NMR, w których generują one bardzo silne pola magnetyczne przy niewielkim poborze mocy, potrzebnym głównie do pompowania ciekłego helu. Podobne elektromagnesy są też stosowane w przemysłowych generatorach plazmy oraz w akceleratorach cząstek elementarnych.

[edytuj] Rodzaje nadprzewodnictwa

Metal	TC [K]	TC [°C]
Al	1,2	-271,95
In	3,4	-269,75
Sn	3,7	-269,45
Hg	4,2	-268,95
Ta	4,5	-268,65
V	5,4	-267,75
Pb	7,2	-265,95
Nb	9,3	-263,85

Rozróżnia się dwa zasadnicze rodzaje nadprzewodnictwa:

• nadprzewodnictwo niskotemperaturowe - odkryte w 1911 przez holenderskiego fizyka Kamerlingha-Onnesa (Nagroda Nobla w 1913) dla rtęci. Występuje w temperaturach poniżej 30 kelwinów, dla czystych metali i stopów metalicznych będących w większości nadprzewodnikami I rodzaju. Nadprzewodnictwo to jest dobrze opisywane przez teorię BCS.
• nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe - zaproponowane przez Georga Bednorza i Múllera w 1986 roku. Występuje w temperaturze powyżej 30 kelwinów, ten typ nadprzewodnictwa wykazują materiały tlenkowe o charakterze ceramik i będące nadprzewodnikami II rodzaju. Na razie nie ma teorii wyjaśniającej to zjawisko. Najwyższa temperatura krytyczna wynosi obecnie 138 K (-135,15°C) dla związku (Hg_0.8Tl_0.2)Ba₂Ca₂Cu₃O_8.33.

Podjęto próbę opisania nadprzewodnictwa teorią fenomenologiczną zbliżoną do zależności stosowanych w termodynamice. Przejście między stanem normalnym oraz stanem nadprzewodnictwa potraktowano jako przejście fazowe, takie jak np. skraplanie się gazu. W ten sposób powstała teoria nadprzewodnictwa Ginsburga-Landaua.

[edytuj] Zobacz też

• Dipol
• Pole elektromagnetyczne
• Pole indukcji elektrostatycznej
• Półprzewodnik
• Przenikalność dielektryczna
• Przewodnik elektryczny
• Przewodnictwo elektryczne

DJ US Stock Futures Edge Lower Ahead Of Housing Data; Crude Up

U.S. stock futures were moderately weaker Thursday ahead of more data on the troubled housing market and another wave of earnings, though Amazon.com Inc. (AMZN) is expected to be a bright spot after its earnings report.

DJ: UK Retail Sales Post Record Drop In June

U.K. retail sales posted their sharpest drop for 22 years in June, reversing May's surprisingly sharp gain and lending weight to the view that consumption is indeed weakening, data from the Office for National Statistics showed Thursday.

Easyjet redukuje potencjał operacyjny

Linie Easyjet zapowiedziały zmniejszenie liczby lotów w sezonie zimowym 2008-09 o 12 proc. na podlondyńskim lotnisku Stansted.

Straty drobiarzy z powodu ptasiej grypy wynoszą ponad 19 mln zł

Komisja Europejska rozpatruje wniosek Polski o udzielenie pomocy hodowcom drobiu, którzy ponieśli straty w 2007 r. w wyniku ptasiej grypy. Wnioskowana pomoc - to 19 mln 153 zł - poinformował w Sejmie wiceminister rolnictwa Kazimierz Plocke.

DJ MARKET COMMENT: European Stocks Mixed; Commodity Firms Fall

Europe stocks struggled to push higher on Thursday, with updates from Swiss bank Credit Suisse Group, French automaker Renault and British retailer Kingfisher prompting rallies from those previously out-of-favor firms, but the oil and metals sector facing selling pressure amid a week-long retreat from commodities.

Linki: Strona g��wna