Johdanto
Korkeat lämpötilat suprajohteet viittaavat yleensä materiaaleihin, jotka ovat ylijohtavia nestetypen lämpötilaa (77K). Kun suprajohteet löydettiin(1911), ne vetivät puoleensadiimin,johtimen ja magnetismin tunneliefekti).Muttaseitsemänkymmentäviisi vuotta siitä lähtien kaikkisuprajohteet, jotka on havaittu vainostavatsuprajohtavuuttatekstin erittäin alhaisissa lämpötiloissa (23K), joten niiden sovelluksia on ollut erittäin rajoitettu.
Discovery
In1986,BernozandMullerdiscoveredthe35Ksuperconductinglanthanumbariumcopperoxygensystem.Thisbreakthroughdiscoveryledtothediscoveryofaseriesofrareearthbariumcopperoxidesuperconductorsathighertemperatures.Throughelementreplacement,atthebeginningof1987,WuMaokun(ZhuJingwu)oftheUnitedStatesandZhaoZhongxianoftheChineseInstituteofPhysicsannouncedthediscoveryofa90Kyttrium-barium-copper-oxygensuperconductor,achievingthefirstbreakthroughinthetemperaturebarrierofliquidnitrogentemperature(77K).BernozandMulleralsowonthe1987NobelPrizeinPhysicsfortheirpioneeringwork.
Thistypeofsuperconductorisusuallycalledahigh-temperaturesuperconductorbecauseitscriticaltemperatureisabovethetemperatureofliquidnitrogen(77K).Thediscoveryofyttrium-barium-copper-oxygensuperconductorsabovethetemperatureofliquidnitrogenhasprovidedordinaryphysicslaboratorieswiththeconditionsforconductingsuperconductingexperiments.Therefore,therehasbeenanupsurgeinexploringnewhigh-temperaturesuperconductorsaroundtheworld.Attheendof1987,ChinesescholarShengZhengzhiandothersfirstdiscoveredthefirstrareearth-freethallium-barium-copper-oxygenhigh-temperaturesuperconductor.Inearly1988,Japandevelopedabismuth-strontium-calcium-copper-oxygensuperconductorwithacriticaltemperatureof110K.InFebruary1988,ShengZhengzhiandothersfurtherdiscoveredthe125Kthalliumbariumcalciumcopperoxygensuperconductor.Afewyearslater(1993)Frenchscientistsdiscovereda135Kmercury-barium-calcium-copper-oxygensuperconductor.
Classification
High-temperaturesuperconductorsincludefourcategories:90Krareearthseries,110Kbismuthseries,125Kthalliumseries,and135Kmercuryseries.Theyallcontaincopperandoxygen,sotheyarecollectivelyreferredtoascopper-basedsuperconductors.Theyhaveasimilarlayeredcrystallinestructure,andthecopperoxidelayerisasuperconductinglayer.High-temperaturesuperconductorshavealreadyachievedpracticalapplicationsandhavebeguntobenefitmankind.Forexample,yttrium-barium-copper-oxygensuperconductorsandbismuthsuperconductorshavebeenmadeintohigh-qualitysuperconductingcables.Thedevicemadeofthallium,barium,calcium,copperandoxygensuperconductingfilmwasinstalledinthetransmissiontowerofmobilephonesasearlyastheendofthelastcenturytoincreasecapacityandreducedisconnectionandinterference.
Esimerkkejä
Korkeiden lämpötilojen suprajohtavat kuparioksidisuprajohteet sisältävät1,85Ba0,15CuO4 ja YBCO (yttrium-barium-kupari-happiyhdiste),joista molemmat ovat kuuluisia materiaaleja läpäisevästi nestemäiseen typpiin"7"lämpötila.
| > 203 | H2S(150GPakorkeapaine) | vetypohjainen suprajohde |
| > 195 | Kuivajään sublimaatiopiste | |
138 | Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127 | Kuparioksidisuprajohde |
| > 110 | Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (BSCCO) | |
| > 92 | YBa2Cu3O7 (YBCO) | |
| > 77 | Nestemäisen typen kiehumispiste | |
43 | SmFeAs(O,F) | Rautapohjainen suprajohde |
| > 41 | CeFeAs(O,F) | |
| > 26 | LaFeAs(O,F) | |
| > 20 | Nestemäisen vedyn kiehumispiste | |
| > 18 | Nb3Sn | Metallien lämpötilojen suprajohde |
| > 10 | > NbTi | |
| > 4.2 | Hg (elohopea) |
Näkymät
Uusienjakorkeiden lämpötilojen suprajohtimien etsintä on ollut intensiivistä.Koskakorkeiden lämpötilojen suprajohtavuuden teoriaa ei ole vakiinnutettu,kaiken tutkimustyön eteneminenlämpötilojen ja lämpötilojenmuutos on alhainen. on raportoitu aika ajoin, todellista uutta läpimurtoa ei ole tehty.
Whydomanysuperconductingmaterialsneedtobesuperconductingataverylowtemperature?Itisbecauseatroomtemperature,therearegapsbetweenconductoratoms.Whenelectronsmovebetweenatoms,theymustpassthroughthesegapsandcollidewiththeatoms,causingtheatomstovibrateandheattoformresistance.Atextremelylowtemperatures,therearealmostnogapsbetweenconductoratoms,andelectronscanpassfreelywithoutcollidingwithatoms.Inthefuture,theresearchofroomtemperaturesuperconductingmaterialsshouldselectappropriatemixturesofdifferentelements,sothatatomsofdifferentsizesandshapesarecombinedtogether,sothattherearenogapsbetweenatoms,sothatelectronscanpassthroughfreelyanddonotcollidewithatoms.Thedifficultyinthedevelopmentofroomtemperaturesuperconductingmaterialsisthattheatomsofmanymaterialswillvibrateatroomtemperature,andthegapsbetweentheatomsarerelativelylarge.Aslongasthemixingelementsareproperlyselected,superconductingmaterialsatroomtemperaturecansoonbemass-produced.
WebelievethatthedescendantsofYanhuang,whohavemadeoutstandingachievementsinthefieldofcopper-basedhigh-temperaturesuperconductors,willcertainlymakemorebrilliantcontributionstothejourneyofrealizingthedreamofhumanroomtemperaturesuperconductors.
kriittinen siirtymälämpötilaTc( Kelvin, K) | Materiaalin/aineen kiehumispiste | Tyyppi |
138 kt | Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127 | Kuparoksidisuprajohde |
110 kt | Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (BSCCO) | |
| > 92 kt | YBa2Cu3O7 (YBCO) | |
| > 77 kt | N2 | —— |
| > 43 kt | SmFeAs(O,F) | Rautapohjainen suprajohde |
| > 41 kt | CeFeAs(O,F) | |
| > 26 kt | LaFeAs(O,F) | |
| > 20 kt | H2kiehumispiste | —— |
| > 18 kt | Nb3Sn | Metallien lämpötilojen suprajohde |
| > 10 kt | > NbTi | |
| > 4,25 kt | Hän on kiehumispiste | —— |
| > 4,2 kt | Hg (elohopea) | Metallien lämpötilojen suprajohde |
