Superlaidumas
yra savybė, kurią tam tikros medžiagos rodo labai žemoje temperatūroje.
Medžiagos, turinčios šią savybę, yra metalai ir jų lydiniai
(alavas, aliuminis ir kt.), kai kurie puslaidininkiai ir tam tikra keramika
žinomas kaip kupratai, kuriuose yra vario ir deguonies atomų. A
superlaidininkas praleidžia elektrą be pasipriešinimo, unikalus
nuosavybė. Jis taip pat puikiai atstumia magnetinius laukus reiškinyje
žinomas kaip Meisnerio efektas, prarandantis bet kokį vidinį magnetinį lauką
galėjo turėti prieš atvėsinant iki kritinės temperatūros. Nes
Šio efekto kai kurie gali būti priversti be galo plūduriuoti virš stipraus
magnetinis laukas.
Dėl
daugumos superlaidžių medžiagų, kritinė temperatūra yra žemiau maždaug
30 K (apie -406°F arba -243°C). Kai kurios medžiagos, vadinamos
aukštos temperatūros superlaidininkus, atlikite fazinį perėjimą prie to
būsena daug aukštesnėje kritinėje temperatūroje, paprastai aukštesnėje nei 70 K
(apie -334 °F arba -203 °C) ir kartais net iki 138 K
(apie -211°F arba -135°C). Šios medžiagos yra beveik
visada kuprato-perovskito keramika. Jie rodomi šiek tiek kitaip
savybės nei kiti superlaidininkai ir jų perėjimo būdas
vis dar nėra iki galo paaiškinta. Kartais jie vadinami II tipu
superlaidininkai, kad atskirtų juos nuo įprastesnio tipo
I.
Šis
Tačiau įprastų žemos temperatūros superlaidininkų teorija yra
gerai suprastas. Laidininke elektronai teka jonine
atomų gardelę, dalį savo energijos išskirdami į gardelę ir
pašildyti medžiagą. Šis srautas vadinamas elektra. Nes
elektronai nuolat atsitrenkia į gardelę, kai kurie jų
prarandama energija ir elektros srovės intensyvumas mažėja
keliauja per visą dirigentą. Štai ką reiškia elektrinis
atsparumas laidumui.
In
superlaidininką, kuriame tekantys elektronai jungiasi vienas su kitu
susitarimai, vadinami Cooper poromis, kurie turi sulaukti didelio sukrėtimo
energijos, kurią reikia suskaidyti. Paroda „Elektronai Cooperio porose“.
superskysčių savybių, be pasipriešinimo teka be galo. The
didelis šaltis reiškia, kad jo nariai atomai nevibruoja intensyviai
užtenka Cooper poroms suskaidyti. Vadinasi, poros lieka
neribotą laiką susieti vienas su kitu, kol temperatūra išlieka žemesnė
kritinė vertė.
Elektronai
Cooper porose traukia vienas kitą keisdamiesi fononais,
kvantuoti vibracijos vienetai vibracinėje gardelėje
medžiaga. Elektronai negali tiesiogiai susijungti vienas su kitu tokiu būdu
nukleonai daro, nes nepatiria vadinamųjų
stipri jėga, „klijai“, laikantys protonus ir
neutronai kartu branduolyje. Be to, elektronai yra visi
neigiamai įkrauti ir dėl to atstumia vienas kitą, jei taip pat atsiranda
arti kartu. Kiekvienas elektronas šiek tiek padidina jo krūvį
tačiau jį supančios atominės gardelės sukuria tinklo sritį
teigiamas krūvis, kuris savo ruožtu pritraukia kitus elektronus. Dinamika
Buvo aprašytas Cooperio poravimas įprastuose superlaidininkuose
matematiškai pagal BCS superlaidumo teoriją, sukurtą 1957 m
Johnas Bardeenas, Leonas Cooperis ir Robertas Schriefferis.
As
mokslininkai vis atranda naujų medžiagų, kurios superlaidžios aukščiau
temperatūra, jie artėja prie medžiagos, kuri bus
integruotis su mūsų elektros tinklais ir elektroniniais dizainais be patirčių
didžiulės šaldymo sąskaitos. Svarbi pažanga buvo padaryta 1986 m
JG Bednorzas ir KA Müller atrado tuos, kurie dirba
aukštesnė temperatūra, pakeliant kritinę temperatūrą pakankamai, kad
reikiamą šaltį galima pasiekti naudojant skystą azotą, o ne
su brangiu skystu heliu. Jei mokslininkai galėtų atrasti daugiau
medžiagų, kurias būtų galima panaudoti tokiu būdu, galbūt tai taptų
ekonomiškai įmanoma perduoti elektros energiją labai ilgai
atstumus be energijos praradimo. Taip pat įvairios kitos programos
yra dalelių greitintuvuose, varikliuose, transformatoriuose, energijos kaupikliuose,
magnetiniai filtrai, fMRI skenavimas ir magnetinė levitacija