Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to Superprovodnost
Similar to Superprovodnost (20)
More from Siniša Ćulafić
More from Siniša Ćulafić (20)
Superprovodnost
- 1. www.company.com Izabrana poglavljaIzabrana poglavlja moderne fizikemoderne fizike SUPERPROVODNOSTSUPERPROVODNOST Siniša Ćulafić 1092/2017 Institut za fiziku, PMF Kragujevac Institut za fiziku PMF Kragujevac
- 2. www.company.com Otkriće superprovodnosti:Heike Kamerlingh Onnes • Nobelova nagrada 1913. • Dobivanje tečnog helijuma • Istraživanja materijala na • niskim temperaturama • Superprovodnost je otkrio H.K. Onnes 1911. • Našao je da otpor žive, na temperaturama ispod TC = 4.2 K, naglo pada na nemerljivo malu vrednost.
- 3. www.company.com Superprovodnost (SP) • Radi se o makroskopskom kvantnom stanju. • Pojava je pronađena i u mnogim drugim materijalima, tipično metalima. • Dobri metali nisu dobri superprovodnici (mali TC). • Jedno od osnovnih svojstava SP je da oni postaju idealno provodni na temperaturama ispod temperature prelaza: ρ(T < TC) = 0 • Eksperimentalna provera idealne provodnosti [J. File i R.G. Mills,1963.]: vreme opadanja struje u SP zavojnici je > 105 godina.
- 4. www.company.com Osnovna svojstva superprovodnika • Idealna provodnost • Idealni dijamagnetizam (Meissner 1933.) • Energetski procep u (jednočestičnom) elektronskom spektru. • Ograničenja: – Superprovodnost za T < TC. – Postoji kritična struja IC iznad koje je otpor konačan. – Postoji kritično magnetsko polje iznad koga nema dijamagnetizma
- 5. www.company.com Osnovna svojstva superprovodnika • Razlikujemo dve vrste superprovodnika: • superprovodnici 1. vrste: – za H < HC idealni dijamagnet – za H > HC nema superprovodnosti • superprovodnici 2. vrste: – za H < HC1 idealni dijamagnet – za HC1 < H < HC2 mešano stanje – za H > HC2 nema superprovodnosti
- 6. www.company.com Majsnerov efekat • Superprovodnici su idealni dijamagneti • Za magnetska polja manja od kritičnog:
- 8. www.company.com Mešano stanje • U superprovodniku 2. vrste se pojavljuju virovi kroz koje prolazi tok magnetskog polja. • U jezgrima virova nema superprovodnosti • Tok magnetskog polja kroz virove je kvantovan. • Kvant toka magnetskog polja (flukson): • Virovi čine pravilnu heksagonsku rešetku (ali postoje defekti!). • Gustina virova se povećava sa porastom magnetskog polja.
- 10. www.company.com Superprovodni procep • Energetski procep zavisi od temperatureEnergetski procep zavisi od temperature.. – jednak je nuli za T = TC i maksimalan je na T = 0. – U klasičnim (BCS) superprovodnicima postoji veza između kritične temperature i procepa na T = 0: ∆(0) ≈ 1:76 kBTC. • Procep ne mora biti isti svuda na FermijevomProcep ne mora biti isti svuda na Fermijevom nivou.nivou. – U visokotemperaturnim superprovodnicima procep ima d- talasnu simetriju: menja predznak sa promenom smera talasnog broja.
- 11. www.company.com Toplotni kapacitet • Otvaranje energetskog procepa u elektronskom spektru odražava se na temperaturno ponašanje toplotnog kapaciteta: – Na temperaturi prelaza postoji entropijski skok zbog promene stanja sistema – U klasičnim (BCS) superprovodnicima na niskim temperaturama toplotni kapacitet ima eksponencijalno ponašanje:
- 12. www.company.com Izotopski efekat • Tc varira sa masom izotopa – izotopski efekat Vibracije rešetke imaju veze sa SP stanjem!
- 13. www.company.com Teorija Londonovih (dvofluidna teorija) • Postojanje dva elektronska kolektiva • Zanemaruje se uticaj „normalnih“ elektrona • Jednačina kretanja za superprovodne elektone • Objasnila ρ=0 • Da bi objasnili Majsnerov efekat postlulirali su: • Londonovska dubina prodiranja 50-100 nm • Dopuna Maksvelove treorije • Nedostaci
- 15. www.company.com BSC Teorija • Fononska pobuđenja stvaraju privlačno, vremenski retardirano, međudelovanje elektrona. – Privlačno međudelovanje dovodi do stvaranja elektronskih parova. – Radi se o elektronskim parovima unutar tanke ljuske oko Fermijevog nivoa, širine fononskih frekvencija. – Elektronski parovi se kondenzuju u makroskopsko kvantno stanje opisano BCS talasnom funkcijom. – Energija veze para odgovara energiji procepa u jednoelektronskom spektru pobuđenja. – Superprovodnu struju ne čine pobuđeni elektroni nego elektronski parovi. • Proučavanje fizičkih veličina pomoću BSC talasne funkcije je prilično složeno!
- 17. www.company.com Ginzburg-Landauova teorija • Ponašanje svih SP elektrona opisano sa ψ(r) • ψ(r) parametar SP faze • Fizičke veličine je jednostavnije proračunavati iz GL funkcionala, umesto BCS talasne funkcije. • Ginzburg-Landauova teorija uspela je da objasni razloge postojanja dve vrste superprovodnika — I i II vrste. – Ens>0 SP I vrste, Ens<0 SP II vrste
- 18. www.company.com Josephsonov spoj • Interferencija talasnih funkcija. • Ako između SP postoji pad napona tuneliranje parova konvertira se EM zračenje. • Savremeni precizni voltmetri baziraju se na Josephsonovom spoju