Dòng điện trong chất siêu dẫn là gì? Tìm hiểu về vật liệu siêu dẫn và tính chất của nó

Tại sao lại có dòng điện trong chất siêu dẫn?

Trong chất siêu dẫn, điện trở giảm đột ngột xuống 0 khi vật liệu được làm mát dưới nhiệt độ tới hạn. Một dòng điện chạy trong một vòng dây siêu dẫn có thể tồn tại vô thời hạn mà không có nguồn điện. Năm 1986, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số vật liệu gốm cuprate-perovskite có nhiệt độ tới hạn cao hơn nhiều, và vào năm 1987, một loại được sản xuất với nhiệt độ tới hạn trên 90 K (−183 ° C).

Nhiệt độ chuyển tiếp cao như vậy về mặt lý thuyết là không thể đối với chất siêu dẫn thông thường, vì vậy các nhà nghiên cứu đã đặt tên cho các chất dẫn siêu dẫn nhiệt độ cao này. Nitơ lỏng sôi ở 77 K, đủ lạnh để kích hoạt các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, nhưng không đủ lạnh cho các chất siêu dẫn thông thường.

Trong các chất siêu dẫn thông thường, các electron được giữ với nhau theo cặp bởi một lực hút được trung gian bởi các phonon mạng. Mô hình tốt nhất của siêu dẫn nhiệt độ cao vẫn còn hơi thô. Có một giả thuyết cho rằng sự ghép cặp electron trong chất siêu dẫn nhiệt độ cao được điều hòa bởi các sóng spin tầm ngắn được gọi là paramagnons.

Hiện tượng siêu dẫn là gì?

Hiện tượng siêu dẫn là tập hợp các tính chất vật lý được quan sát thấy trong các vật liệu nhất định, trong đó điện trở biến mất và từ đó các từ thông từ trường bị trục xuất. Bất kỳ vật liệu thể hiện các tính chất này là một chất siêu dẫn. Không giống như một dây dẫn kim loại thông thường, có điện trở giảm dần khi nhiệt độ của nó hạ xuống thậm chí xuống gần bằng 0, chất siêu dẫn có nhiệt độ tới hạn đặc trưng dưới đó điện trở giảm đột ngột xuống 0. Một dòng điện qua một vòng dây siêu dẫn có thể tồn tại vô thời hạn mà không có nguồn điện.

Hiện tượng này được phát hiện bởi nhà vật lý người Hà Lan Heike Kam Muffh Onnes vào ngày 8 tháng 4 năm 1911 tại Leiden. Giống như ferromagnetism và các vạch quang phổ nguyên tử, siêu dẫn là một bí ẩn cơ học lượng tử. Nó được đặc trưng bởi hiệu ứng Meissner, sự phóng ra hoàn toàn các đường sức từ từ bên trong chất siêu dẫn trong quá trình chuyển sang trạng thái siêu dẫn. Sự xuất hiện của hiệu ứng Meissner chỉ ra rằng tính siêu dẫn có thể được hiểu đơn giản là sự lý tưởng hóa độ dẫn hoàn hảo trong vật lý cổ điển.

Năm 1986, người ta đã phát hiện ra rằng một số vật liệu gốm cuprate-perovskite có nhiệt độ tới hạn trên 90 K (−183 ° C). Nhiệt độ chuyển tiếp cao như vậy về mặt lý thuyết là không thể đối với chất siêu dẫn thông thường, dẫn đến các vật liệu được gọi là chất siêu dẫn nhiệt độ cao. Nitơ lỏng làm mát rẻ tiền có thể sôi ở 77 K, và do đó sự tồn tại của chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn điều này tạo điều kiện cho nhiều thí nghiệm và ứng dụng ít thực tế ở nhiệt độ thấp hơn.

Tại sao siêu dẫn là một hiện tượng nhiệt độ thấp?

Khi bạn có nhiệt độ cao, mạng nguyên tử đang dao động ngẫu nhiên làm cho các electron khó đi qua hơn. Khi bạn hạ nhiệt điện trở đi xuống. Ngay cả khi mạng nguyên tử đang đứng một cách hoàn hảo, nó vẫn có thể hơi khó khăn cho các electron để đi qua. 

Giá trị của chất siêu dẫn là gì?

Hiện tượng siêu dẫn triệt tiêu hoàn toàn điện trở trong các chất rắn khác nhau khi chúng được làm lạnh dưới nhiệt độ đặc trưng. Nhiệt độ này, được gọi là nhiệt độ chuyển tiếp, thay đổi đối với các vật liệu khác nhau nhưng thường dưới 20° K (−253 ° C).

Nguyên nhân của siêu dẫn là gì?

Hiện tượng siêu dẫn do sự ghép mạnh giữa các electron dẫn và mạng tinh thể. Dẫn truyền bình thường trong các dây dẫn tốt nhất xảy ra khi có liên kết yếu giữa electron hóa trị và mạng tinh thể.

Chất siêu dẫn có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là gì?

Hydrogen sulphide là chất siêu dẫn “ấm” nhất từ trước đến nay ở 203 K. Hydrogen sulphide trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao đáng ngạc nhiên là 203 K (-70 ° C), khi chịu áp suất 1,5 triệu bar, theo công trình gần đây được thực hiện bởi các nhà vật lý Đức.

Chất siêu dẫn loại 1 và loại 2 là gì?

Sự khác biệt giữa chất siêu dẫn loại I và loại II có thể được tìm thấy trong khả năng từ tính của chúng. … Một chất siêu dẫn loại II sẽ chỉ giữ toàn bộ từ trường cho đến khi đạt được trường quan trọng đầu tiên là Hc1. Sau đó, một luông xoáy bắt đầu xuất hiện.Luồng xoáy là một lượng tử từ thông xuyên qua chất siêu dẫn.

Vàng có phải là chất siêu dẫn không?

Vàng là một chất dẫn điện tuyệt vời, nhưng nó không còn là một chất siêu dẫn khi hạ xuống nhiệt độ thấp nhất nơi mà điện trở suất của nó đã được đo. Nghịch lý thay, một số chất dẫn kim loại tốt nhất (vàng, đồng) không trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ thấp.

Một ví dụ về chất siêu dẫn là gì?

Các lớp vật liệu siêu dẫn bao gồm các nguyên tố hóa học (ví dụ như thủy ngân hoặc chì), hợp kim (như niobium-titan, Germanium-niobium, và niobium nitride), gốm sứ (YBCO và magiê diboride), pnictide siêu dẫn .

Các chất siêu dẫn có tuân theo luật Ohm không?

Không có lý do nào để các chất siêu dẫn tuân theo Định luật Ohm hơn là các chất bán dẫn tuân theo Định luật Ohm. Cả hai đều có dải tần ở năng lượng Fermi. Và, tất nhiên, bạn biết rằng chất bán dẫn không tuân theo Định luật Ohm. 

Tại sao chất siêu dẫn không có điện trở?

Ở mức điện trở bằng 0, vật liệu sẽ dẫn điện hoàn hảo. Điều này là không thể hiểu được vì các sai sót và rung động của các nguyên tử sẽ gây ra lực cản trong vật liệu khi các electron chảy qua nó. Trong chất siêu dẫn, điện trở bằng 0.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở công tỷ, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu!

Related Articles

Back to top button