supravodič - adomain

Pozadí

Objev supravodičů je neoddělitelný od nízkoteplotního výzkumu. V 18. století se kvůli omezením kryogenní technologie lidé domnívali, že existují "permanentní plyny", které nemohly být zkapalněny, například 8hydrogen vodíku, Dewar V roce 1908 profesor Kamerlin Honne z kryogenní laboratoře Leidenské univerzity v Nizozemsku úspěšně zkapalnil poslední „trvalý plyn“ – helium, a získal 1,15 -4.25snížením tlaku výparů kapalného helia.K'snízká teplota.Průlom v nízkoteplotním výzkumu položil základ pro objev supravodičů.

Attheendofthe19thcenturyandthebeginningofthe20thcentury,thereweredifferentopinionsaboutthechangeofmetalresistancenearabsolutezero.Oneviewisthattheresistanceofpuremetalsshoulddecreasewithdecreasingtemperatureanddisappearatabsolutezero.Anotherview,representedbyWilliamThomson(BaronKelvin),believesthatasthetemperaturedecreases,theresistanceofametalreachesaminimumvalueandbecomesinfiniteduetoelectronscondensingonthemetalatom.

InFebruary1911,KamerlinOnnis,whomasteredliquidheliumandcryogenictechnology,discoveredthatbelow4.3K,theresistanceofplatinumremainsaconstant,insteadofpassingaminimumvalue.Increase.Therefore,KamerlinOnnisbelievesthattheresistanceofpureplatinumshoulddisappearatthetemperatureofliquidhelium.Inordertoverifythisconjecture,KamerlinOnnischosemercury,whichiseasiertopurify,astheexperimentalobject.First,KamerlinOnniscoolsthemercurytominus40°Ctosolidifythemercuryintoalinearshape;thenusesliquidheliumtoreducethetemperaturetoaround4.2K,andappliesavoltageacrossthemercurywire;whenthetemperatureisslightlylowerthan4.2AtK,theresistanceofmercurysuddenlydisappears,showingasuperconductingstate.

Základní vlastnosti

Supravodič má tři základní vlastnosti: úplná vodivost, úplný diamagnetismus a kvantování toku.

Completeconductivity

Completeconductivityisalsocalledzeroresistanceeffect,whichreferstothephenomenonthattheresistancesuddenlydisappearswhenthetemperaturedropsbelowacertaintemperature.

Completeconductivityissuitablefordirectcurrent.Whenthesuperconductorisinanalternatingcurrentoralternatingmagneticfield,therewillbeACloss,andthehigherthefrequency,thegreatertheloss.AClossisanimportantproblemthatneedstobesolvedinthepracticalapplicationofsuperconductors.Atthemacrolevel,theAClossiscausedbythedifferencebetweentheinducedelectricfieldandtheinducedcurrentdensitygeneratedinsidethesuperconductingmaterial;atthemicrolevel,theAClossiscausedbythequantizedmagneticfluxlines.Causedbystagnation.AClossisanimportantparametertocharacterizetheperformanceofsuperconductingmaterials.IftheAClosscanbereduced,thecoolingcostofthesuperconductingdevicecanbereducedandthestabilityoftheoperationcanbeimproved.

Zcela diamagnetické

Meisnereffect(2 fotografie)

Completelydiamagnetic,alsoknownasMeissnereffect,"diamagnetic"Referstothephenomenonthatthemagneticfieldlinescannotpassthroughthesuperconductorwhenthemagneticfieldstrengthislowerthanthecriticalvalue,andtheinternalmagneticfieldofthesuperconductoriszero."Complete"meansthattheorderofthetwooperationsofreducingthetemperaturetothesuperconductingstateandapplyingthemagneticfieldcanbereversed.Thereasonforthecompletediamagnetismisthatthesurfaceofthesuperconductorcanproducealosslessdiamagneticsuperconductingcurrent.Themagneticfieldgeneratedbythiscurrentcancelsthemagneticfieldinsidethesuperconductor.

Thezeroresistanceofsuperconductorsiswellknown,butsuperconductorsarenotequivalenttoidealconductors.Startingfromtheelectromagnetictheory,thefollowingconclusionscanbederived:iftheidealconductorisfirstcooledtoalowtemperatureandthenplacedinamagneticfield,theinternalmagneticfieldoftheidealconductoriszero;butiftheidealconductorisplacedinthemagneticfieldfirst,andthencooledtoalowtemperature,theidealThemagneticfieldinsidetheconductorisnotzero.Forsuperconductors,thetwooperationsofloweringthetemperaturetothesuperconductingstateandapplyingthemagneticfield,regardlessoftheirorder,theinternalmagneticfieldofthesuperconductorisalwayszero.Thisisthecoreofcompletediamagnetismandthekeytothedifferencebetweensuperconductorsandidealconductors.

Fluxquantization

FluxquantizationisalsoknownastheJosephsoneffect,whichmeansthatwhentheinsulatinglayerbetweentwosuperconductorsisthintothesizeofanatom,electronpairscanpassthroughtheinsulationThephenomenonthatthelayergeneratestunnelcurrent,thatis,superconductorcurrentcanbegeneratedinthesuperconductor-insulator-superconductorstructure.

TheJosephsoneffectisdividedintotheDCJosephsoneffectandtheACJosephsoneffect.ThedirectcurrentJosephsoneffectmeansthatelectronpairscanformasuperconductingcurrentthroughtheinsulatinglayer.TheACJosephsoneffectmeansthatwhentheappliedDCvoltagereachesacertainlevel,inadditiontotheDCsuperconductingcurrent,thereisalsoACcurrent.Thesuperconductorisplacedinamagneticfieldandthemagneticfieldpenetratestheinsulatinglayer.Themaximumsuperconductingcurrentofthesuperconductingjunctionfollowstheoutside.Thesizeofthemagneticfieldchangesregularly.

Kritické parametry

Supravodič má tři kritické parametry: kritická teplota přechodu T_c, kritická síla magnetického poleH_c, kritická hustota prouduJ_c.

(1)Kritická teplota přechoduT_c:Když je teplota nižší než kritická teplota přechoduT_c, materiál je v supravodivém stavu; při překročení kritické teploty přechoduT_c se supravodič vrací ze špatného vedení.

(2)Kritická síla magnetického poleH_c: Když síla vnějšího magnetického pole překročí kritickou sílu magnetického pole H_c, supravodič se vrátí do normálního stavu ze supravodiče.

(3)Kritická proudová hustota J_c: Když proudová hustota supravodičem překročí kritickou proudovou hustotu J_c, supravodič se ze supravodiče vrátí do normálního stavu.

Theoreticalexplanation

Inordertoclarifythemechanismofsuperconductors,scientistshaveproposedavarietyoftheories,including:theLondonequationthatwasproposedin1935todescribetherelationshipbetweensuperconductingcurrentandweakmagneticfield;Pippardtheoryproposedin1950~1953toperfecttheLondonequation;GL(Ginzburg-Landau)theoryproposedin1950todescribetherelationshipbetweensuperconductingcurrentandstrongmagneticfield(closetothecriticalmagneticfieldstrength);proposedin1957,ExplaintheBCS(Bardeen-Cooper-Schrieffer)theoryofthefirsttypeofsuperconductorfromthemicroscopicmechanism.AmongthemoreimportanttheoriesareBCStheoryandGLtheory.

Teorie BCS

Teorie BCS je založena na modelu téměř bez elektronů a na interakci slabého elektronu a fononu. Zastánci této teorie jsou J.Bardeen, Cooper a J.R.Schrieffer.

TheBCStheorybelievesthatelectronswithoppositespinandmomentuminametalcanpairtoformaCooperpair,andtheCooperpaircanmovewithoutlossinthecrystallatticetoformasuperconductingcurrent.ForthereasonfortheCooperpair,theBCStheoryhasmadethefollowingexplanation:whenelectronsmoveinthelattice,theywillattractthepositivechargesontheneighboringlatticepoints,causinglocaldistortionofthelatticepoints,formingalocalhighpositivechargearea.Thislocalizedhighpositivechargeregionwillattractelectronswithoppositespins,andpairwiththeoriginalelectronswithacertainbindingenergy.Atverylowtemperatures,thisbindingenergymaybehigherthantheenergyofthelatticeatomicvibration,sothattheelectronpairwillnotexchangeenergywiththelattice,andthereisnoresistance,formingasuperconductingcurrent.

TheBCStheoryprovidesagoodmicroscopicexplanationofthereasonsfortheexistenceofthefirsttypeofsuperconductors,andtheproponentsofthetheoryBarding,Cooper,andSchrieverwontheNobelPrizeinPhysicsin1972.However,theBCStheorycannotexplaintheexistenceofthesecondtypeofsuperconductor,especiallytheMcMillanlimittemperature(thecriticaltransitiontemperatureofasuperconductorcannotbehigherthan40K)basedontheBCStheory,whichhaslongbeenbrokenbythesecondtypeofsuperconductor.

GLteorie

GLteorie je fenomenologická teorie navržená na základě Landauovy teorie přechodu fáze druhého řádu. Zastánci této teorie jsou Ginzburg a Landau.

TheGLtheoryisbasedonthefollowingconsiderations:whentheexternalmagneticfieldstrengthisclosetothesuperconductor'snearbymagneticfieldstrength,thesuperconductor'scurrentdoesnotobeythelinearlaw,andthezero-pointvibrationenergyofthesuperconductorcannotbeignored.

ThegreatestcontributionofGLtheoryistoforeseetheexistenceofthesecondtypeofsuperconductor.StartingfromtheGLtheory,theconceptofsurfaceenergyκcanbederived.Whenthesurfaceenergyofthesuperconductorisκ,itisthefirsttypeofsuperconductor;whenthesurfaceenergyofthesuperconductorisκ,itisthesecondtypeofsuperconductor.

Klasifikace

Metody klasifikace oblastí supravodičů jsou následující:

(1)Accordingtotheresponseofthematerialtothemagneticfield:thefirsttypeofsuperconductorandthesecondtypeofsuperconductor.Fromtheperspectiveofmacro-physicalproperties,thefirsttypeofsuperconductorhasonlyasinglecriticalmagneticfieldstrength;thesecondtypeofsuperconductorhastwocriticalmagneticfieldstrengthvalues.Betweenthetwocriticalvalues,thematerialallowspartofthemagneticfieldtopenetratethematerial.Fromatheoreticalpointofview,asstatedintheGLtheoryinthe"TheoreticalExplanation"above,theparameterκisthecriterionfordividingtwotypesofsuperconductors.

Amongtheelementalsuperconductorsthathavebeendiscovered,thefirsttypeofsuperconductoraccountsforthemajority,andonlyvanadium,niobium,andtechnetiumbelongtothesecondtypeofsuperconductor;however,manyalloysuperconductorsandcompoundsuperconductorsbelongtothesecondtypeofsuperconductor.

(2)Podle teorie výkladu:tradiční supravodiče (lze vysvětlit teorií BCS nebo jejími závěry) a netradiční supravodiče (nelze vysvětlit teorií BCS).

(3)Accordingtothecriticaltemperature:hightemperaturesuperconductorandlowtemperaturesuperconductor.High-temperaturesuperconductorsusuallyrefertosuperconductorswhosecriticaltemperatureishigherthanthetemperatureofliquidnitrogen(greaterthan77K),andlow-temperaturesuperconductorsusuallyrefertosuperconductorswhosecriticaltemperatureislowerthanthetemperatureofliquidnitrogen(lessthan77K).

(4)Podle typu materiálu:prvkové supravodiče (např. olovo a rtuť), slitinové supravodiče (např. niob-titanová slitina), oxidové supravodiče (např. oxid měďnatý sytriumbarium), organické supravodiče (např. uhlíkaté).

Historie vývoje

Polovina počátku 20. století

V roce 1911 používal holandský vědec Kamelin-Onnes kapalné helium až chladná rtuť. na supravodivost.Kamerlin za to získal v roce 1913 Nobelovu cenu.

In1933,MeissnerandOxenfeldscientistsdiscoveredthecompletediamagnetismofsuperconductors,whichlatercametocallthe"Meisnereffect."

FromMarch16,1954toSeptember5,1956,inordertoverifythattheresistanceofthesuperconductorwaszero,scientistsputaleadringwithatemperaturelowerthanT_c=7.2Kspace,usingelectromagneticinductiontoexciteaninducedcurrentinthering.Thecurrenthasnotdecayedfortwoandahalfyears,whichshowsthatthereisnolossofelectricenergyinthering.WhenthetemperaturerisesaboveT_c,theringchangesfromasuperconductingstatetoanormalstate.Theresistanceofthematerialincreasessuddenly,andtheinducedcurrentdisappearsimmediately.ThisisthefamousOnnissPersistentCurrentExperiment.

In1962,Josephson,agraduatestudentattheUniversityofCambridge,theoreticallypredictedthatelectronscouldpassthroughthethininsulatinglayerbetweentwosuperconductors.Inlessthanayear,AndersonandRowelletal.TheaboveconfirmedJosephson’sprophecy.Thisimportantdiscoveryprovidesevidenceforthemovementofelectronpairsinsuperconductors,anddeepenstheunderstandingofthenatureofsuperconductivity.TheJosephsoneffectbecamethebasisforthedetectionofweakelectromagneticsignalsandotherelectronicapplications.

V 70. letech 20. století

V roce 1973 byla objevena supravodivá slitina niob-germanium. Její kritická supravodivá teplota byla 23,2 K(﹣249,95℃). Tento záznam byl udržován. Téměř 13 let

In1979,thesuperconductingtrainsuccessfullycarriedoutamannedfeasibilitytestontheMiyazakiLine,Japan’stestrailway,withaspeedof517kilometersperhour.

80. léta 20. století

V roce 1980 Bechgaard a další v Dánsku syntetizovali první organický supravodič (TMTSF)₂PF₆.

V roce 1986 objevili Muller a Benoz, že oxid titaničitý kov složený z barya, lanthanu, mědi a kyslíku, LaBaCuO₄, supravodivost a kritická teplota může dosáhnout 35 K (﹣240,15℃, ve skutečnosti je povrchová keramika keramika). Má velký význam a Müller a Benoz získali Nobelovu cenu za fyziku v roce 1987. Od té doby se výzkum vysokoteplotní supravodivosti rychle rozvinul.

V roce 1986 vyvinula společnost Bell Laboratorie ve Spojených státech supervodivý materiál s kritickou supravodivou teplotou 40 K (-235,15 ℃), čímž prolomil "teplotní bariéru" (40 K) kapalného vodíku.

V roce 1987 čínský americký vědec, profesor ZhuJingwu z University of Houston a čínský vědec Zhao Zhongxians postupně vyvinuli materiály dyttrium-barium-měď-kyslík. kapalný dusík (77K).

Na konci roku 1987 bylo zjištěno, že kritická teplota systému thalium-baryum-vápník-měď-kyslík dosáhla 125 K (-150,15 °C). Jen za rok od roku 1986 do roku 1987 se kritická teplota supravodivosti zvýšila téměř o 10.

In1988,Hitachi,Ltd.ofJapandiscoveredthatthecriticaltemperatureofmercury-basedsuperconductingmaterialsreached135K.Underhighpressureconditions,thecriticaltemperaturecouldreach164K.

90. století 20. století

V březnu 1991 společnost Sumitomo ElectricIndustries of Japan předvedla první supravodivý magnet na světě.

InOctober1991,JapanAtomicEnergyResearchInstituteandToshibaCorporationjointlydevelopedasuperconductingcoilfornuclearfusionreactorsmadeofniobiumandtincompounds.Thecurrentdensityofthecoilreaches40amperespersquaremillimeter,whichismorethanthreetimesthatofthepast.

V roce 1992 byly v Texasu v USA postaveny a použity supravodivé supersrážeče založené na obrovských supravodivých magnetech za cenu více než 8,2 miliard amerických dolarů.

27. ledna 1992, postavená japonskou nadací ShipandOcean, první loď se supravodivým magnetickým fluidním pohonem, „Yamato“ č. 1, byla spuštěna v Kobe, Japonsko pro seatrials.

In1996,EuropeancablegiantPirelliCableCompany,AmericanSuperconductorCompanyandSanFranciscoElectricPowerResearchInstitutejointlyproducedthefirstundergroundhigh-temperaturesuperconductingpowertransmissioncable.Thecableis6000meterslongandiswoundwithbismuth-Strontium-calcium-copper-oxygensuperconductingmaterialmadeofliquidnitrogenemptytube.

V roce 1999 Bernhard a další z German Planck Institute objevili, že sloučenina mědi ruthenia RuSr₂GdCu₂O_8-δMá jak supravodivost, tak feromagnetický záznamník. -136 K. Protože sloučenina má jak supravodivost, tak feromagnetický kord, má velký aplikační potenciál v úložišti dat v počítači.

Thebeginningofthe21stcentury

OnJanuary29,2004,ajointresearchteamcomposedofscientistsfromtheAmericanInstituteofStandardsandTechnologyandtheUniversityofColoradoproposedanewformofmatter-feeYonagocondensate(fermioniccondensate),andpredictsthatitwillhelphumansmakethenextgenerationofsuperconductors.

In2006,ProfessorHideoHosonoofTokyoInstituteofTechnology,Japan,synthesizedLaFeOP,acompoundwithironasthemainbodyofsuperconducting,andpioneeredthestudyofiron-basedsuperconductors.

InSeptember2012,theUniversityofLeipziginGermanydiscoveredthatgraphiteparticlescanexhibitsuperconductivityatroomtemperature.

Trendy výzkumu

Měď-kyslíkové supravodiče

Měď-kyslíkové supravodiče jsou prvními objevenými vysokoteplotními supravodiči.Barium syntetizované Mullerem a Benozinem z 80. let 1980s. do této kategorie patří vysokoteplotní supravodiče syntetizované ZhuJingwu a ZhaoZhongxian.

Copper-oxygensuperconductorsinclude90Krareearthseries,110Kbismuthseries,125Kthalliumseries,and135Kmercuryseriessuperconductors.Theyallcontaincopperandoxygen,sotheyarecalledcopper-oxygensuperconductors.Thecopper-oxygensuperconductorhasasimilarlayeredcrystallinestructure,inwhichthecopper-oxygenlayerisasuperconductinglayer.

Výzkum měď-kyslíkových supravodičů představuje následující trendy: Za prvé, měď-kyslíkové supravodiče jsou relativně vyspělé. Například zařízení vyrobená z vnitřního supravodivého filmu thalia-barium-vápník-měď-kyslík byly použity a přenosové rušení bylo použito v mobilních telefonech, aby se připojily a přivedly přenosové přeměny. základní výzkum měděno-kyslíkových supravodičů je kritickou fází a přechodová teplota nedokázala překročit 164 K. Zatřetí, výzkum mechanismu měď-kyslíkových supravodičů pokročil. Například v roce 2002 použili vědci v Německu a Rusku technologii na uvolnění z Francie, -kyslíková vrstva Tl₂Ba₂CuO_6+δpozorována magnetická rezonance, což pomáhá při zkoumání mechanismu supravodičů oxidů mědi.

Supravodiče na bázi železa

Od objevu supravodičů na bázi železa v roce 2006 došlo k prohloubení supravodičů na bázi železa. Nejvýraznější výsledky jsou: V roce 2008 japonský vědecHideoF'nebo objevil 6 kritických dopingů; v roce 2008 čínští vědci ZhaoZhongxian, ChenXianhui, WangNanlin, WenHaihu a FangZhong objevili SmFeAs_1-x F_{xs kritickou teplotou 43K.}SupravodičeaReFeAs_1-xF_xsupravodiče s kritickou teplotou 55K poprvé prorazily limitní teplotou 40K podle McCillana.

Iron-basedsuperconductorshaveattractedattentionfortworeasons:First,Feionsaremagneticions,whichbreakstheviewthatmagneticionsarenotconducivetosuperconductivity,andprovidesawaytoexplorenewsuperconductors.;Second,similartocopper-oxygensuperconductors,iron-basedsuperconductorsalsohavestrongelectron-spininteractions,whichareofreferencevalueforprobingthemechanismofhigh-temperaturesuperconductivity.

Supravodič MagnesiumBoride

V lednu 2001 profesor J.Akimitsu z Aoyama Gakuin University v Japonsku a další poprvé objevili, že MgB₂má supravodivost. Kritická teplota je asi 39.

Ačkoli MgB₂má nižší kritickou teplotu, přesto má ve srovnání s měděno-kyslíkovými supravodiči a supravodiči na bázi železa řadu výhod, včetně: jednoduché konstrukce a snadné přípravy; zdroje surovin, široký rozsah, nízké náklady; snadno se dostanou do procesu zpracování B. ₂.Vzhledem k tomu, že měď-kyslíkový supravodič s vysokou kritickou teplotou je v podstatě keramický materiál, tvrdost keramického materiálu je velká a zpracování je obtížné, což se stalo faktorem omezujícím vývoj mědi- kyslíkový supravodič.MgB₂supravodiče mohou tento nedostatek nahradit.

Applications

Theapplicationsofsuperconductorscanbedividedintothreecategories:strongcurrentapplications,weakcurrentapplicationsanddiamagneticapplications.Strongcurrentapplicationsarehighcurrentapplications,includingsuperconductingpowergeneration,powertransmissionandenergystorage;weakcurrentapplicationsareelectronicsapplications,includingsuperconductingcomputers,superconductingantennas,superconductingmicrowavedevices,etc.;diamagneticapplicationsmainlyincludemaglevtrainsandthermonucleiFusionreactor,etc.

Strongcurrentapplication

Superconductinggenerator:Superconductinggeneratorhastwomeanings.Onemeaningistoreplacethecopperwindingsofordinarygeneratorswithsuperconductorwindingstoimprovecurrentdensityandmagneticfieldstrength.Ithastheadvantagesoflargegeneratingcapacity,smallsize,lightweight,smallreactanceandhighefficiency.Anothermeaningreferstothesuperconductingmagneticfluidgenerator.Themagneticfluidgeneratorhastheadvantagesofhighefficiencyandlargepowergenerationcapacity.However,thetraditionalmagnetwillproducealotoflossduringthepowergenerationprocess,whilethesuperconductingmagnetitselfhaslowlossandcanbeMakeupforthisshortcoming.

Superconductingpowertransmission:Superconductingwiresandsuperconductingtransformersmadeofsuperconductingmaterialscantransmitelectricitytousersalmostwithoutloss.Accordingtostatistics,about15%oftheelectricityislostonthetransmissionlinewithcopperoraluminumwires.InChinaalone,theannualelectricitylossismorethan100billionkWh.Ifitischangedtosuperconductingpowertransmission,theenergysavedisequivalenttotheconstructionofdozensoflarge-scalepowerplants.

Lightcurrentapplications

Superconductingcomputers:High-speedcomputersrequiredenselyarrangedcomponentsandconnectinglinesonintegratedcircuitchips,butdenselyarrangedcircuitswillgeneratealotofheatduringoperation,andHeatdissipationisaproblemfacedbyVLSI.Theverylargescaleintegratedcircuitinthesuperconductingcomputer,theinterconnectionlinebetweenitscomponentsismadeofsuperconductingdeviceswithclosetozeroresistanceandultra-microheating,thereisnoheatdissipationproblem,andthecomputingspeedofthecomputerisgreatlyimproved.Inaddition,scientistsarestudyingtheuseofsemiconductorsandsuperconductorstomaketransistors,andevencompletelyusesuperconductorstomaketransistors.

Diamagneticapplications

Superconductingmagneticlevitationtrain:Usingthediamagnetismofsuperconductingmaterials,placethesuperconductingmaterialontopofapermanentmagnet,becausethemagneticfieldlinesofthemagnetcannotpassthroughthesuperconductor,Therewillbearepulsiveforcebetweenthemagnetandthesuperconductor,causingthesuperconductortofloatabovethemagnet.Thiskindofmagneticlevitationeffectcanbeusedtomakehigh-speedsuperconductingmagneticlevitationtrains.

Nuclearfusionreactor"magneticenclosure":Duringthenuclearfusionreaction,theinternaltemperatureisashighas100to200milliondegreesCelsius,andthereisnoconventionalmaterialthatcancontainthesesubstances.Thestrongmagneticfieldgeneratedbythesuperconductorcanbeusedasa"magneticenclosure"toencloseandconfinetheultra-hightemperatureplasmainthethermonuclearreactor,andthenslowlyreleaseit,therebymakingcontrollednuclearfusionenergyapromisingnewenergysourceinthe21stcentury.

Kritická teplota

Kritická teplota supravodivých materiálů

Souhrnná tabulka kritických teplotTsupravodivých materiálů
Materiály	Symboly	T_c(K)	Počet Cu-Oplanesvjednotkové buňce	Struktura
YBa₂Cu₃O₇	123	92	2	ortogonální systém
Bi₂Sr₂CuO₆	Bi-2201	20	1	Tetragonální krystalový systém
Bi₂Sr₂CaCu₂O_{8< /sub>}	Bi-2212	85	2	Tetragonální krystalový systém
Bi₂Sr₂Ca₂Cu_{3< /sub>O₆}	Bi-2223	110	3	Tetragonální krystalový systém
Tl₂Ba₂CuO₆	Tl-2201	80	1	Tetragonální krystalový systém
Tl₂Ba₂CaCu₂O_{8< /sub>}	Tl-2212	108	2	tetragonální krystalový systém
Tl₂Ba₂Ca₂Cu_{3< /sub>O₁₀}	Tl-2223	125	3	Tetragonální krystalový systém
TlBa₂Ca₃Cu₄O_{11< /sub>}	Tl-1234	122	4	tetragonální krystalový systém
HgBa₂CuO₄	Hg-1201	94	1	tetragonální krystalový systém
HgBa₂CaCu₂O₆	Hg-1212	128	2	Tetragonální krystalový systém
HgBa₂Ca₂Cu₃O_{8< /sub>}	Hg-1223	134	3	Tetragonální krystalový systém

Teoretický pokrok

Američtí fyzici JohnBarding, LeonCooper a JohnSchriever předložili teorii BCS a poukázali na klíčovou roli elektroakustické spojky, která vysvětlila, že nízkoteplotní supravodivost při vysokých teplotách je vyšší než přiměřená vodivost. linprogress.

InSeptember2012,researchersattheUniversityofLeipziginGermanyannouncedaprogress:graphiteparticlescanexhibitsuperconductivityatroomtemperature.Theresearchersimmersedthegraphitepowderinwater,filtereditout,andplaceditinamagneticfield.Asaresult,asmallportion(approximately0.01%)ofthesamplesshoweddiamagnetism,anddiamagnetismisoneofthehallmarkcharacteristicsofsuperconductingmaterials.Althoughtherearefewgraphiteparticlesexhibitingsuperconductivity,thisdiscoveryisstillofgreatsignificance.Sofar,superconductorscanonlyfunctionattemperaturesbelow-70°C.Ifacheapandeasilyavailablemateriallikegraphitepowdercanreallyachievesuperconductivityatroomtemperature,itwilltriggeranewmodernindustrialrevolution.

Purpose

SuperconductingmagnetscanbeusedtomakeACsuperconductinggenerators,magneticfluidgeneratorsandsuperconductingtransmissionlines.Thesuperconductingquantuminterferometer(SQUID)hasbeenindustrialized.Inaddition,NbTialloyandNb₃Sn,whicharethemainrepresentativesoflow-temperaturesuperconductingmaterials,aremainlyusedinMRI(magneticresonanceimaging)inthemedicalfieldinthecommercialfield.Asascientificresearchfield,ithasbeenappliedtothelarge-scaleEuropeanprojectLHCprojecttohelphumansseekscientificissuessuchastheoriginoftheuniverse.

Vytváření magnetického pole

Whenaconventionalconductorisusedasamagnet,itneedstogenerateasteady-statestrongmagneticfieldofmorethan100,000Gauss,whichrequires3.5megawattsofelectricpowerandalargeamountofTheinvestmentincoolingwaterishuge;andthesuperconductingmaterialhaszeroresistanceanddiamagnetisminthesuperconductingstate,soitonlyneedstoconsumeverylittleelectricenergytoobtainsuchalargesteady-statestrongmagneticfield.