Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Nadprzewodnictwo - zjawisko, które ciągle nas zaskakuje! Andrzej Wiśniewski.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Nadprzewodnictwo - zjawisko, które ciągle nas zaskakuje! Andrzej Wiśniewski."— Zapis prezentacji:

1 Nadprzewodnictwo - zjawisko, które ciągle nas zaskakuje! Andrzej Wiśniewski

2 Odkrycie nadprzewodnictwa 26.X.1911 Nadprzewodnictwo ….. Heike Kamerlingh Onnes: – 10 lipca 1908 – skroplenie helu – dlaczego Hg: aspekt naukowy czy zerowe przewodnictwo w 0 K (przewidywania Kelvina), aspekt praktyczny dodatkowy pomiar temperatury. – 8 kwietnia 1911 – „Kwik nagenoeg nul” (rtęć (opór rtęci) praktycznie zero), tego samego dnia w trakcie obniżania temperatury ciekłego helu do 1.8 K zaobserwowano także przejście helu do fazy nadciekłej!

3 Nadprzewodnictwo R = 0, B = 0 dla T < T C przejście stan normalny  stan nadprzewodzący jest przejściem fazowym II rodzaju  skok ciepła właściwego głębokość wnikania pola magnetycznego, długość koherencji  Nadprzewodnictwo …

4 29 (pod ciśnieniem normalnym) + 25 (pod ciśnieniem) = 54 (z 92 pierwiastków) kolor żółty kolor zielony C. Buzea, K. Robbie Supercond. Sci. Technol. 18 (2005) R1-R8 Nadprzewodnictwo ….

5 Nadprzewodnictwo pierwiastków Nb: T C = 9.25 K (najwyższa T C pierwiastka) Li: T C = 20 K pod p = 50 GPa Ca pod p = 216 GPa, początek spadku oporu w 29 K Si: T C = 8.5 K pod p = 12 GPa, Ge: T C = 5.4 K pod p = 11.5 GPa O: T C = 0.6 K pod p = 120 GPa, Fe: T C = 2.0 K pod p = 21 GPa nadprzewodnictwo B pod ciśnieniem M.I. Eremets et al. Science 293, 272 (2001) próbka ~ 20 m, elektrody pomiarowe ~2 m p  160 GPa, T C = 6 K, T C = 11.2 K pod p  250 GPa (!) Święty Graal: metaliczny H: p  400 GPa, T C = T R ) (500 GPa = 5 Mbar ciśnienie w środku Ziemi, p max w kowadłach diamentowych 560 GPa A.L. Ruoff, H. Luo, Recent Trends in High Pressure Research, ed. A.K. Singh, IBH, Oxford, 1992 ) Nadprzewodnictwo …..

6 Nadprzewodzące stopy i związki międzymetaliczne stopy NbN: T c =16 K związki międzymetaliczne Nb 3 Ge: T c =23 K CERN: NbTi

7 Zastosowanie nadprzewodnikowych w CERN (LHC)

8 Nadprzewodzące fullereny

9 Cytowana razy

10 Nobel 1987: "for their important break-through in the discovery of superconductivity in ceramic materials" – to nie było przypadkowe odkrycie! Zgodnie z teorią BCS: k B T c = 1.13   D exp(-1/ VN(E F ))  D – częstość Debye’a V > 0 – miara oddziaływania e – - fonon N(E F ) – gęstość stanów na poziomie Fermiego (miara liczby e –, które mogą tworzyć pary Coopera) Idea Alexa Mullera – w ceramicznych materiałach tlenkowych (z reguły to izolatory!) o strukturze perowskitu można oczekiwać dużej wartości VN(E F ) czyli wysokiej T c (BaPb 1-x Bi x O 3 : T c = 14 K (A.W. Slight et al. 1975) ) 2 lata nieudanych prób (od 1983 r.) z La-Ni-O W końcu 1985 r. Bednorz zwraca uwagę na perowskit La 4 BaCu 5 O 13 (prace grupy Raveau z 1984 i 1985 r., metaliczne przewodnictwo) 27 stycznia 1986 Bednorz zaobserwował zanik oporu przy ok. 11 K W kwietniu zostaje wysłany artykuł do Z. Phys. B (ukazuje się we wrześniu 1986). 4 grudnia 1986 (na konferencji MRS) grupa Chu z Huston i Tanaki z Tokio potwierdzają wyniki Mullera i Bednorza.

11 To także nie było przypadkowe odkrycie! Paul Chu badał wpływ ciśnienia na nadprzewodnictwo, w La-Ba-Cu-O stwierdził wzrost T c do ok. 40 K Efekt ciśnienia chemicznego: La → Y (r 3+ : 1.16 → 1.01 Å), w YBa 2 Cu 3 O 7- x T c → 90 K Condensed Matter: Electronic Properties, Etc. Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Yb-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure M. K. Wu, J. R. Ashburn, C. J. Torng, P. H. Hor, R. L. Meng, L. Gao, Z. J. Huang, Y. Q. Wang, C. W. Chu p [View Page Images, PDF (367 kB), or Buy this Article ] Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Yb-Ba-Cu-O compound system at ambient pressurePage ImagesPDFBuy this Article Cytowana razy

12 square lattice Sr Ba  Sr : La 2-x Sr x CuO 4, T c = 30  40 K (grudzień 1986, Univ. of Tokyo, Bell Lab.)

13 Rodzina nadprzewodników bizmutowych (rok 1988) Także w 1988: nadprzewodniki talowe TlBa 2 Ca n-1 Cu n O 2n+4+x : T c = 90, 120, 128 K dla n = 1, 2, 3. T c maleje dla n > 3,

14 Rok 1993: nadprzewodniki rtęciowe HgBa 2 Ca n-1 Cu n O 2n+2+x Najwyższa T c = 94, 126, 136 K dla n  T c maleje  dla n > 3. Pod ciśnieniem 30 GPa T c wzrasta do 160 K. (T c rośnie z toksycznością związku???)

15 Co wiemy, a czego nie wiemy o miedzianach…. Znamy ponad 50 NWT miedzianów, mają one budowę warstwową → duża anizotropia podstawowych parametrów → konieczne badania monokryształów. W większości nośnikami są dziury związane z orbitalami tlenowymi, pary Coopera (singletowe) tworzą się w pł. CuO 2, mały efekt izotopowy, symetria f. fal. typu d. Istnieją miedziany, w których nośnikami są elektrony np. La 2-x Ce x CuO 4 (T c ≈ 30 K) Rozmiary par Coopera są małe (ξ ≈ 2 – 30 Å, ξ c << ξ ab ), duże H c2 ≈ 100 T. NWT: płaszczyzny CuO 2 i „rezerwuar” ładunku np. łańcuchy Cu-O w YBCO, płaszczyzny BiO, TlO, HgO. Konieczny jest przekaz ładunku (odpowiednia koncentracja dziur/elektronów w płaszczyznach CuO 2 ). Związki wyjściowe to AFM izolatory (w przypadku pniktydków: AFM „słabe” metale) T c zależy od zawartości O (Sr), dla każdego NWT istnieje optymalne „domieszkowanie”. Najwyższe T c mają NWT o n = 3 płaszczyznach CuO 2, T c spada dla n > 3 (trudności z przekazem ładunku do wewnętrznych płaszczyzn CuO 2 ) Wyższe T c gdy płaszczyzny CuO 2 bardziej „płaskie”. Najbardziej prawdopodobne zastosowania: YBa 2 Cu 3 O 7-x i Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10-x Mechanizm: fonony nie mają zasadniczego znaczenia, ale mogą odgrywać pewną rolę, czy „klejem” są fale gęstości spinowej? Jak podnieść T c dla n > 3? Dlaczego wyższe T c mają NWT, w których nośnikami są dziury?

16 Aktualne zdjęcie rodzinne ←

17 Właściwości nadprzewodzące FeTe 1-x Se x T.J. Liu et al. Nature Materials 9, 716 (2010)

18 Nadprzewodnictwo 1972 – John Bardeen, Leon N. Cooper, John R. Schrieffer 1973 – Ivar Giaever, Brian David Josephson 1987 – J. Georg Bednorz, K. Alexander Müller 2003 – Alexei A. Abrikosov, Vitaly L. Ginzburg 20…. – za wyjaśnienie mechanizmu NWT 20…. – za otrzymanie pierwszego nadprzewodnika o T c > 300 K Nadprzewodnictwo …..


Pobierz ppt "Nadprzewodnictwo - zjawisko, które ciągle nas zaskakuje! Andrzej Wiśniewski."

Podobne prezentacje


Reklamy Google