Сверхпроводник

Сверхпроводник — материал, который при определенных условиях приобретает сверхпроводящие свойства. Это достигается понижением температуры до T_c, при которой сопротивление материала понижается до нуля. В настоящее время проводятся исследования в области сверхпроводимости для того, чтобы повысить температуру перехода в сверхпроводящее состояние до комнатной.

История

В 1911 году голландский физик Камерлинг-Оннес обнаружил, что при охлаждении ртути в жидком гелии её сопротивление сначала меняется постепенно, а затем при температуре 4,2 К резко падает до нуля.

Сверхпроводник наименьшего размера был создан в 2010 году на основе органического сверхпроводника (BETS)₂GaCl₄^[1][2], где аббревиатура BETS означает бисэтилендитиотетраселенафульвален. Созданный сверхпроводник состоит всего из четырёх пар молекул этого вещества при общей длине образца порядка 3,76 нм.

Свойства сверхпроводников

Фазовый переход в сверхпроводящее состояние

Переход вещества в сверхпроводящее состояние сопровождается изменением его тепловых свойств. Однако, это изменение зависит от рода рассматриваемых сверхпроводников. Так, для сверхпроводников Ι рода в отсутствие магнитного поля теплота перехода (поглощения или выделения) из сверхпроводящего состояния в обычное равна нулю, а следовательно терпит скачок теплоёмкость, что характерно для фазового перехода ΙΙ рода.

Эффект Мейснера

Основная статья: Эффект Мейснера

Даже более важным свойством сверхпроводника, чем нулевое электрическое сопротивление, является так называемый эффект Мейсснера, заключающийся в выталкивании сверхпроводником магнитного потока $rot B = 0$ . Из этого экспериментального наблюдения делается вывод о существовании незатухающих токов внутри сверхпроводника, которые создают внутреннее магнитное поле, противоположно направленное внешнему, приложенному магнитному полю и компенсирующее его.

Таблица сверхпроводников

Ниже представлена таблица, в которой перечислены некоторые сверхпроводники и характерные значения критической температуры и предельного магнитного поля для них.

Название материала	Критическая температура $T_c$, К	Критическое поле $H_c$, Тл	Год опубликования обнаружения сверхпроводимости
Сверхпроводники I рода
Pb (свинец)	7,26[3]	0,08[4]	1913[3]
Sn (олово)	3,69[3]	0,031[4]	1913[3]
Ta (тантал)	4,38[3]	0,083[4]	1928[3]
Al (алюминий)	1,18[3]	0,01[4]	1933[3]
Zn (цинк)	0,88[4]	0,0053[4]
W (вольфрам)	0,01[4]	0,0001[4]
Nb (ниобий)	9,20[3]	0,4[4]	1930[3]
Сверхпроводники 1.5 рода
Ведутся поиски по теоретической модели[5]
Сверхпроводники II рода
V3Ga	14,5[4]	>35[4]
Nb3Sn	18,0[4]	>25[4]
(Nb3Al)4Ge	20,0[4]
Nb3Ge	23[4]
GeTe	0,17[4]	0,013[4]
SrTiO3	0,2—0,4[4]	>60[4]
MgB2	39	?	2001

См. также

• Сверхпроводимость
• Высокотемпературная сверхпроводимость

Примечания

1. ↑ K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka and S.-W. Hla Superconductivity in just four pairs of (BETS)2GaCl4 molecules (англ.) // Nature Nanotechnology. — 2010. — Т. 5. — С. 261—265.
2. ↑ Юрий Ерин Создан сверхпроводник, состоящий всего из 8 молекул вещества  (рус.). Элементы.ру (19 апреля 2010). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 19 апреля 2010.
3. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10} В. Л. Гинзбург, Е. А. Андрюшин Глава 1. Открытие сверхпроводимости // Сверхпроводимость. — 2-е издание, переработанное и дополненное. — Альфа-М, 2006. — 112 с. — 3000 экз. — ISBN 5-98281-088-6
4. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19} Сверхпроводник — статья из Большой советской энциклопедии
5. ↑ Физики представили теорию полуторной сверхпроводимости