Сверхпроводник — материал, который при определенных условиях приобретает сверхпроводящие свойства. Это достигается понижением температуры до Tc, 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

Даже более важным свойством сверхпроводника, чем нулевое электрическое сопротивление, является так называемый эффект Мейснера, 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
B_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]
Сверхпроводники 1.5 рода
Ведутся поиски по теоретической модели[5]
Сверхпроводники II рода
Nb (ниобий) 9,20[3] 0,4[4] 1930[3]
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

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). Проверено 19 апреля 2010. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
  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