Оксид иттрия-бария-меди | это... Что такое Оксид иттрия-бария-меди? (original) (raw)

Оксид иттрия-бария-меди (англ. Yttrium barium copper oxide), также известный как YBCO — это широко применяемый высокотемпературный сверхпроводник, известный тем, что он является первым полученным сверхпроводником с критической температурой больше 77 К. Его химическая формула — YBa2Cu3O7−x, а критическая температура Tк =93 К. Рассматриваемый сверхпроводник был получен в 1987 году в Университете Алабамы в Хантсвилле (UAH) Maw-Kuen Wu и Полом Чу (Paul Chu) в Университете Хьюстона.[1]

Получение этого материала означало возможность промышленного использования сверхпроводников, так как стало возможным использование для охлаждения сравнительно дешёвого жидкого азота.[2]

Содержание

Природа сверхпроводимости

Исследования физиков из Университета Британской Колумбии (UBC) показали, что высокотемпературная сверхпроводимость, наблюдаемая в некоторых оксидах меди связана с так называемыми «некогерентными возбуждениями». Это первые исследования, в которых удалось непосредственно определить, в каких режимах электроны ведут себя как отдельные частицы, а в каких — как неразрывная многочастичная сущность. Этот успех стал возможен благодаря новым спектроскопическим технологиям и специально выращенным в университете сверхчистым кристаллам купратов. В нормальных условиях купраты являются изоляторами и не проводят электрический ток, однако если из них удалить часть электронов (или, как говорят, легировать дырками), то при охлаждении они переходят в сверхпроводящее состояние. Оптимальным называется легирование, для которого сверхпроводящая фаза достигается при максимальной температуре. Выделяют также недолегированные и перелегированные образцы.

Одним из центральных вопросов в понимании механизмов высокотемпературной сверхпроводимости является вопрос о том, как ведут себя электроны в сверхпроводящей фазе. Существует две теории: в первой электроны представляют собой отдельные хорошо различимые квазичастицы ферми-жидкости, во второй — электроны настолько сильно связаны друг с другом, что отдельные частицы не различимы, это так называемый сильно-коррелированный диэлектрик Мотта. Удалось показать, что в перелегированном состоянии электроны ведут себя как ферми-жидкость, состоящая из отдельных квазичастиц, но при переходе к недолегированному состоянию быстро становятся неразличимыми.[3]

Структура

Ybco002.svg

Свойства

Свойства материала зависят от метода получения образца[4].

Критическая температура (температура при которой наблюдается эффект сверхпроводимости)

Критическая индукция (поле, при котором разрушается сверхпроводящее состояние)

Критическая плотность тока (ток, при котором разрушается сверхпроводящее состояние)

Некоторые химические и физические свойства

Получение

Первый образец YBCO был получен при температуре 1000—1300 К в результате следующей химической реакции:

4 BaCO3 + Y2(CO3)3 + 6 CuCO3 + (1/2−x) O2 → 2 YBa2Cu3O7−x + 13 CO2

Перспективы использования

  1. Создание сверхпроводящих магнитов
  2. Создание генераторов и линий электропередач
  3. Аккумулирование электроэнергии;
  4. Создание СКВИДов (сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор).[4]

Примечания

  1. ↑ Wu M.K., Ashburn J.R., Torng C.J., Hor P.H., Meng R.L., Gao L., Huang Z.J., Wang Y.Q., Chu C.W. Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 908—910.
  2. ↑ Superconductors Enter Commercial Utility Service .IEEE SPECTRUM [Электронный ресурс]. URL: http://spectrum.ieee.org
  3. ↑ D. Fournier, G. Levy, Y. Pennec, J. L. McChesney, A. Bostwick, E. Rotenberg, R. Liang, W. N. Hardy, D. A. Bonn, I. S. Elfimov & A. Damascelli Loss of nodal quasiparticle integrity in underdoped YBa2Cu3O6+x // Nature Physics. — 2010.
  4. ↑ 1 2 Гак Д. Природа проводимости и основные характеристики проводниковых материалов. Мир провода [Электронный ресурс]. URL: http://www.byminsk.com/conductivity_theory.htm

Ссылки