Pokroky v oblasti vysokoteplotných supravodičov a ich aplikácií

Recenzie čitateľov

Momentálne nie sú žiadne recenzie čitateľov. Hodnotenie je založené na 2 hlasoch.

Pôvodný názov:

Advances in High Temperature Superconductors and their Applications

Obsah knihy:

Prof. Heike Kamerlingh Onnesová objavila supravodivosť pri meraní odporu ortuti. Prekvapivo sa odpor ortuti zastavil pri teplote 4,2 K a tento jav bol známy ako supravodivosť. Uvedomil si význam tohto objavu pri vytváraní veľkých magnetických políspl. delatePoznal, že supravodivosť je v novom termodynamickom stave so zvláštnymi elektrickými a magnetickými vlastnosťami. To otvorilo cestu k objavu ďalších supravodičov. Jednoduché prvky ako cín, indium alebo olovo vykazovali najvyššiu kritickú teplotu (Tc) 7. 2 K. Nazývali sa supravodiče typu 1. V roku 1941 sa zistilo, že nitrid nióbu je supravodivý pri teplote 16 K a vanád-kremík vykazoval supravodivé vlastnosti pri teplote 17. 5 K v roku 1953. Zliatiny Nb a dvojzložkové alebo zložitejšie zlúčeniny, ako napríklad Nb3Sn (Tc - 18 K), Nb-Ti (Tc -9 K), Ga, V s Tc,23 K, sa stali supravodičmi typu II. Potom už nedošlo k výraznému zlepšeniu vo vývoji supravodičov, hoci sa od supravodičov očakávali úžasné aplikácie. Po troch desaťročiach boli objavené fullerény, podobne ako keramické supravodiče. Pred desiatimi rokmi bol objavený MgB2 s Tc = 39 K. Tieto supravodiče sa bežne vyrábali vo forme drôtov na výrobu väčších magnetických polí. Vo všetkých týchto prípadoch sa chladenie účinne vykonávalo pomocou kvapalného hélia.

Komplexnú mikroskopickú teóriu supravodivosti v kovoch navrhli v roku 1957 John Bardeen, Leon Cooper a Robert Schrieffer (tzv. „BCS“ teória), za ktorú dostali Nobelovu cenu za fyziku. Významným prelomom bolo, že George Bednorz a Karl Mueller v roku 1986 objavili krehkú keramickú supravodivosť v rodine kuprátov pri teplote 30 K a začala sa nová éra. Inšpirovaný prácou Bednorza a Muellera o vysokoteplotnej supravodivosti (HTS) objavil Paul Chu so svojimi spolupracovníkmi na univerzite v Houstone v roku 1987 123 zlúčenín. To znamená YBCO (ytrium1- bárium2- meď3- kyslík7) a izoštruktúrne RBCO (vzácne zeminy1- bárium2- meď3- kyslík7), ktoré majú Tc 93 K. Pred rokom 1987 mali všetky supravodivé materiály nižšie kritické teploty (Tc), a preto fungovali len pri teplotách blízkych bodu varu kvapalného hélia (4. 2 K) alebo kvapalného vodíka (20. 28 K), pričom najvyššiu teplotu mal Nb3Ge pri 23 K. Boli známe ako nízkoteplotné supravodiče. YBCO bol prvým materiálom, ktorý sa stal supravodivým pri teplote vyššej ako 77 K (teplota varu kvapalného dusíka) a následne bol objavený rad vysokoteplotných supravodivých materiálov. Tieto supravodivé materiály sú všeobecne známe ako vysokoteplotné supravodiče, pretože ich Tc prekročili hranicu predpísanú teóriou BCS. HTSC sú potenciálne cenné, pretože kvapalný dusík je lacnejší ako kvapalné hélium.

YBCO má vynikajúce supravodivé a fyzikálne vlastnosti. Prijímacie cievky YBCO v NMR spektrometroch zlepšili rozlíšenie NMR spektrometrov trojnásobne v porovnaní s rozlíšením dosiahnuteľným s bežnými cievkami. Skupina Paula Chu drží súčasný rekord Tc 164 K v supravodiči na báze ortuťového bária pod tlakom. Ich práca viedla k rýchlemu vývoju nových vysokoteplotných supravodivých materiálov, čím sa začala nová éra v oblasti materiálovej vedy, chémie a technológie. K tomu sa pridala správa o štruktúre vysokoteplotnej supravodivej zlúčeniny Bi2Sr2Ca2Cu2O10(BiSCCO) s T = 110 K. V roku 1993 boli tiež oznámené perovskitové keramické supravodiče s teplotami prechodu Tc = 138 K.