Fejlemények a magas hőmérsékletű szupravezetők és alkalmazásuk területén

Olvasói vélemények

Jelenleg nincsenek olvasói vélemények. Az értékelés 2 olvasói szavazat alapján történt.

Eredeti címe:

Advances in High Temperature Superconductors and their Applications

Könyv tartalma:

Heike Kamerlingh Onnes professzor a higany ellenállásának mérése közben fedezte fel a szupravezetést. Meglepő módon a higany ellenállása 4,2 K-en megszűnt, és ezt a jelenséget szupravezetésnek nevezték el. Felismerte e felfedezés fontosságát nagy mágneses mezők előállításábanspl. delateRájött, hogy a szupravezetés egy új termodinamikai állapot sajátos elektromos és mágneses tulajdonságokkal. Ez megnyitotta az utat további szupravezetők felfedezéséhez. Az olyan egyszerű elemek, mint az ón, az indium vagy az ólom mutatták a legmagasabb kritikus hőmérsékletet (Tc) 7. 2 K. Ezeket 1. típusú szupravezetőknek nevezték. A nióbium-nitrid 1941-ben 16 K-en szupravezetőnek bizonyult, a vanádium-szilícium pedig 17 K-en mutatott szupravezető tulajdonságokat. 5 K-en 1953-ban. Az Nb ötvözetek és a bináris vagy összetettebb vegyületek, mint az Nb3Sn (Tc - 18 K), Nb-Ti (Tc -9 K), Ga, V Tc,23 K-val II. típusú szupravezetőkké váltak. Ezt követően nem történt nagy előrelépés a szupravezetők fejlesztésében, bár csodálatos alkalmazásokat vártak a szupravezetőktől. Három évtized múlva felfedezték a fulleréneket, hasonlóan a kerámia szupravezetőkhöz. Egy évtizeddel ezelőtt felfedezték az MgB2-t Tc = 39 K értékkel. Ezeket a szupravezetőket rutinszerűen gyártották huzalok formájában, hogy nagyobb mágneses tereket tudjanak létrehozni. A hűtést mindezekben az esetekben hatékonyan folyékony héliummal végezték.

A fémek szupravezetésének átfogó mikroszkopikus elméletét 1957-ben John Bardeen, Leon Cooper és Robert Schrieffer javasolták (az úgynevezett „BCS-elmélet”), amiért fizikai Nobel-díjat kaptak. Jelentős áttörést jelentett, hogy Bednorz György és Karl Müller 1986-ban a kuprátok családjában 30 K-en törékeny kerámiaszupravezetést fedezett fel, és ezzel új korszak kezdődött. Bednorz és Mueller magas hőmérsékletű szupravezetéssel (HTS) kapcsolatos munkáján felbuzdulva Paul Chu és munkatársai a Houstoni Egyetemen 1987-ben 123 vegyületet fedeztek fel. Azaz az YBCO (Yttrium1- Bárium2-Réz3- Oxigén7) és az izo-szerkezetű RBCO (Rare-earth1-Bárium2-Réz3-Oxygen7) 93 K Tc-vel rendelkezik. 1987 előtt minden szupravezető anyagnak alacsonyabb kritikus hőmérséklete (Tc) volt, ezért csak a folyékony hélium (4,2 K) vagy a folyékony hidrogén (20,28 K) forráspontja közeli hőmérsékleten működtek, a legmagasabb, 23 K hőmérsékletű Nb3Ge volt, ezeket nevezték alacsony hőmérsékletű szupravezetőknek. Az YBCO volt az első anyag, amely 77 K (a folyékony nitrogén forráspontja) felett szupravezető lett, majd ezt követően egy sor magas hőmérsékletű szupravezető anyagot fedeztek fel. Ezeket a szupravezető anyagokat széles körben magas hőmérsékletű szupravezetőként ismerik, mivel ezek a Tc értékek meghaladták a BCS elmélet által előírt határértéket. A HTSC-k potenciálisan értékesek, mivel a folyékony nitrogén olcsóbb, mint a folyékony hélium.

Az YBCO kiváló szupravezető és fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. Az NMR-spektrométerek YBCO vevőtekercsei a hagyományos tekercsekkel elérhető felbontáshoz képest 3-szorosára javították az NMR-spektrométerek felbontását. Paul Chu csoportja tartja a jelenlegi 164 K-os Tc-rekordot a higany-bárium alapú kuprát szupravezetőben nyomás alatt. Munkájuk nyomán gyorsan sorra születtek az új, magas hőmérsékletű szupravezető anyagok, amelyek új korszakot nyitottak az anyagtudomány, a kémia és a technológia területén. Ehhez hozzáadva a Bi2Sr2Ca2Cu2O10 (BiSCCO) magas hőmérsékletű szupravezető vegyület szerkezetét jelentették be, amelynek T= 110 K a jellemzője. 1993-ban higany-kuprátokról, perovszkit kerámia szupravezetőkről is beszámoltak Tc=138 K átmeneti hőmérséklettel.