nadprzewodnictwo
 
Encyklopedia PWN
nadprzewodnictwo,
właściwość niektórych ciał stałych zwanych nadprzewodnikami, polegająca m.in. na zaniku oporu elektrycznego po oziębieniu ich do temperatury T, niższej od temperatury krytycznej Tc.
W polach magnetycznych, nie przekraczających charakterystycznego dla danej substancji natężenia krytycznego, wszystkie substancje (w stanie nadprzewodzącym) są w całej objętości idealnymi diamagnetykami. Przejawia się to wypieraniem pola magnetycznego z przewodnika umieszczonego w zewnętrznym polu magnetycznym (słabszym od pewnego pola krytycznego) po wprowadzeniu go w fazę nadprzewodzącą — zjawisko Meissnera–Ochsenfelda. Doskonały (w określonych warunkach) diamagnetyzm jest przyczyną wypychania nadprzewodników z obszaru najsilniejszego pola magnetycznego. Występują 2 typy nadprzewodników: nadprzewodniki I typu (większość nadprzewodzących pierwiastków metalicznych), które w polach magnetycznych silniejszych od pola krytycznego przechodzą w stan normalny (nienadprzewodzący); nadprzewodniki II typu (nadprzewodzące stopy i związki międzymetaliczne, np. Nb3Sn oraz nadprzewodniki wysokotemperaturowe), które charakteryzują 2 wartości krytyczne natężenia pola magnetycznego; w polu magnetycznym o natężeniu większym od pierwszej wartości krytycznej nadprzewodnik przechodzi w tzw. stan mieszany, w którym tylko część jego objętości jest idealnym diamagnetykiem; opór elektryczny nadprzewodnika w stanie mieszanym pozostaje równy zeru; w polu magnetycznym o natężeniu większym od drugiej wartości krytycznej nadprzewodnik II typu przechodzi w stan normalny.
Nadprzewodnictwo odkrył 1911 H. Kamerlingh-Onnes; 1950 W. Ginzburg i L. Landau opracowali fenomenologiczną teorię nadprzewodnictwa, rozwiniętą później przez A. Abrikosowa i L. Gorkowa, dobrze opisującą makroskopowe właściwości nadprzewodników, również w stanie mieszanym.1957 J. Bardeen, L. Cooper, J. Schrieffer opracowali mikroskopową teorię nadprzewodnictwa (teoria BCS); W 1986 G. Bednorz i K.A. Müller otrzymali związek La2−xBaxCuO2, dla którego Tc = 30 K (przy x = 0,15) — dla wcześniej poznanych nadprzewodników metalicznych Tc była mniejsza od dwudziestu kilku K. Odkrycie to wywołało lawinowy rozwój poszukiwań nadprzewodników o wysokich temperaturach krytycznych Tc wśród tego typu materiałów. Wkrótce stwierdzono, że YBa2Cu3O7−δ (δ < 1/2) ma Tc = 90 K, a Bi2Sr2Ca2Cu3O10 i Tl2Ba2Ca2Cu3O10Tc = 120 K i 125 K; najwyższą Tc = 135 K wykazał związek HgBa2Ca2Cu3O8+δ; wykryto kilkadziesiąt podobnych związków nadprzewodzących; wszystkie mają strukturę perowskitu, a atomy miedzi (Cu) i tlenu (O) tworzą płaszczyzny rozdzielone innymi atomami. Ze względu na duże wartości temperatury krytycznej Tc, te nowe materiały nazwano nadprzewodnikami wysokotemperaturowymi.
Nadprzewodnictwo znalazło zastosowanie przede wszystkim w elektromagnesach nadprzewodnikowych do wytwarzania silnych pól magnetycznych oraz w urządzeniach, w których zasadniczym elementem jest interferometr kwantowy nadprzewodnikowy (tzw. SQUID).
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia