SUPRAVODLJIVOST

Ana-Marija Bartolinid , Mladen Borovina , Vinko Nemec , Kristijan Krekid

Uvod Supravodljivost - otkrio Kamerlingh Onnes (1911.) Prvi uspjeni skup fenomenolokih jednadbi za supravodljive metale - F. London (1935.) 1925. Einstein predvia posebnu kondenzaciju Bose-Einsteinovog plina par fermiona moe se kombinirati stvarajudi bosone (poznato od 1931.) 1950. F. London saeo sve poznate ideje u knjizi Superfluidi vol.1. BCS teorija (Bardeen et al. ), 1957. prva uspjena teorija koja objanjava mikroskopski mehanizam supravodljivosti u metalima i slitinama

Uvod Praktina primjena se proiruje Materijal je potrebno ohladiti da bi postao supravodljiv. Supravodljivi magneti koji se koriste u akceleratorima estica hlade se na 4K (He) Tekudi duik omoguduje primjenu materijala supravodljivih na T > 77K BCS teorija ne moe objasniti sve pojave supravodljivosti supravodii II. vrste Po BCS teoriji elektroni u metalu su spareni s ekscitiranim fononima Druge teorije zamjenjuju fonone drugim bosonima; plasmonima, ekscitonima i magnonima (Canright i Vignale , 1989, Tachiki i Takahashi 1988,te Takada 1993).

Supravodljivost iva ispod 4.1 K pokazuje supravodljivost (Onnes) - pojava nulte otpornosti ispod odreene kritine temperature Parametri magnetnog polja (H) te jakost struje (I) takoer moraju biti ispod kritinih vrijednosti

Supravodljivost Levitacija supravodia u magnetskom polju Meissnerov efekt Dolazi do induciranja struje u supravodiu koja inducira magnetsko polje suprotnog magnetskog momenta od vanjskog

Supravodljivost

Slika 1. Levitacija magneta iznad supravodia

SupravodljivostSlika 2. Meissnerov efekt

Supravodljivost BCS teorija - gubitak elektrine otpornosti stvaranjem elektronskih parova (Cooperovi parovi) 1986. otkride supravodia s visokom kritinom temperaturom. Prijelaz materijala iz jedne faze u drugu vodi do nagle promjene u otpornosti materijala

SupravodljivostMaterijal K 1.1 1.2 3.4

galij aluminij indij kositar olovo niobij La-Ba-Cu oksid Y-Ba-Cu oksid Tl-Ba-Cu oksid

3.70 9.3 17.9 92 125

Vrste supravodia SUPRAVODII I. VRSTE Nulta elektrina otpornost ispod kritine temp., nulto unutarnje magnetsko polje (Meissnerov efekt), te kritino magnetsko polje pri kojem se pojavljuje supravodljivost 27 istih metala ponaanje objanjava BCS teorija metali koji su izvrsni el. vodii ne pokazuju supravodljivost - najmanje vibracije kristalne reetke (zlato, srebro i bakar) SUPRAVODII II. VRSTE

Vrste supravodiaMaterijalRh W

Tc(K)0 0,015

BeIr Lu

0,0260,1 0,1

HfRu Os

0,10,5 0,7

MoZr

0,920,546

Vrste supravodiaMaterijalCd U

Tc(K)0,56 0,2

TiZn Ga

0,390,85 1,083

GdAl Pa

1,11,2 1.4

ThRe

1,41,4

Vrste supravodiaMaterijal Tl In Sn Hg Ta La Pb Tc(K)2.39 3,408 3,722 4,153 4,47 6,00 7.193

Vrste supravodiaSupravodii II. Vrste materijali boljih karakteristika od supravodia I. Vrste imaju mnogo via kritina magnetska polja posjeduju mijeana magnetska stanja (magnetske virove i slojeve koji odbijaju magnetsko polje) NbTi - koristi se za proizvodnju jakih supravodljivih magneta .

Vrste supravodiaMaterijal Prijelazna temp.K Kritino polje (T)

NbTi

10

15

PbMoSV3Ga NbN VSi Nb3Sn

14,414,8 15,7 16,9 18,0

6,02,1 1,5 2,35 24,5

Nb3AlNb3(AlGe)

18,720,7

32,444

Nb3Ge

23,2

38

Supravodljivost Noviji supravodii: magnezijev diborid i plutonijevi spojevi (nepoznat stehiometrijski sastav) 1993. Schilling & Cantoni, dokazali najvie postignutu Tc od 135 K , pri 1atm, za sustav Hg-Ba-Ca-Cu-O moe se podidi na 180 K primjenom visokog vanjskog tlaka

Eksperimentalni dio Izvedeno na Institutu Ruer Bokovid uz pomod dipl.ing Lidije Andro 2BaCO3 + 3CuO + Y2O3 = YBa2Cu307- Ukupna masa uzorka 2 g, odnosno: 1,0570 g BaCO3 0,6390 g CuO 0,3025 g Y203

Eksperimentalni dio Izraene dvije pastile i stavljene u ped 1.faza peenja: 900 C - 480 minuta 900 C 600 minuta 2.faza peenja: 930 C - 480 minuta 930 C - 600 minuta 3.faza peenja uz kisik: 8 h do 950 C, 16 h na 950 C, 5h na 420 C, 6h na 420 C, 5h na 20 C

Primjena supravodiaMagneti Maseni spektrofotometri Ubrzivai estica Mobiteli (mikrovalni filteri za bazne stanice) SQUID Prijenos energije, transformatori, akumulatori TGV vlakovi itd.

Literatura ; - ScienceDaily: Physicist Discovers Exotic Superconductivity - Hyperphysics stranica za BCS i Meissner efekt http://hyperphysics.phy - http://ffden-2.phys.uaf.edu SUPERCONDUCTIVITY THEORY AND APPLICATIONS , Adir Moyss Luiz, INTECHweb.org, Rijeka, Croatia , 2011 www.superconductors.org