Сверхпроводники первого и второго рода

По своим магнитным свойствам сверхпроводники делятся на сверхпроводники Ι и ΙΙ рода. К сверхпроводникам Ι рода относятся все элементы-сверхпроводники кроме ниобия. Ниобий, сверхпроводящие сплавы и химические соединения являются сверхпроводниками ΙΙ рода. Главное отличие этих двух групп сверхпроводников заключается в том, что они по-разному откликаются на внешнее магнитное поле. Основным препятствием для широкого применения металлических сверхпроводников является необходимость их эксплуатации при сверхнизкой температуре. Использование для их охлаждения жидкого гелия при Т=4К создает значительные трудности и не всегда оправданно экономически. При сверхнизких температурах тепловое движение в веществе практически прекращается, и под воздействием электронов возникают слабые колебания атомов. Эти колебания, похожие на звуковые волны, но имеющие квантовый характер, советский физик Игорь Евгеньевич Тамм назвал фононами. Современная теория сверхпроводимости – БКШ – теория (Бардин, Купер, Шриффер – лауреаты Нобелевской премии за 1972 год) была опубликована в 1957 году.

Как можно понять из ее объяснения, она представляет собой микроскопическую теорию сверхпроводимости, основанную на тех же положениях, что и теория Ландау. В БКШ – теории исследованы также электра и термодинамические свойства сверхпроводников.  Поиск сверхпроводников с большой критической температурой привел к получению в 1988 – 1989 гг. высокотемпературных металлокерамических сплавов (Ba-Yt-Cu-O) и (Tl-Ca-Ba-Cu-O) с большой критической температурой (см. таблицу 1). Получение сверхпроводящих состояний для этих сплавов возможно с помощью недорогого и безопасного в эксплуатации жидкого азота, имеющего температуру кипения 77К. наибольшее наблюдавшееся значение Т_кр составляет ~ 20К. В настоящее время усилия физиков направлены на получение сверхпроводников с критической температурой, близкой к комнатной. Эти сверхпроводники должны удовлетворять высоким требованиям к механической прочности и химической стабильности. Механизм сверхпроводимости у так называемых высокотемпературных сверхпроводников (сТк˜100К) пока не известен.

По крайней мере, один материал из числа вновь открытых и открываемых сверхпроводников можно изготовить под руководством учителя физики (и химии). Сверхпроводник состава Y-Ba-Cu-O. В качестве исходных компонентов понадобятся: окись иттрияY₂O₃, углекислый барий BaCO₃ и окись CuO.

Рецепт изготовления сверхпроводника.

Рецепт:

1)Возьмите 1,13г. окиси иттрия, 3,95г. углекислого бария и 2,39г. окиси меди.

2)Перемешайте, а затем растолките в порошок в ступке.

3)Получившуюся смесь отожгите – продержите в печи при температуре 950⁰C приблизительно 12часов.

4)Охладите полученный комок, вновь растолките его в ступке.

5)Спрессуйте порошок в таблетки.

6)Снова отожгите получившиеся таблетки при той температуре и в течение того же времени, однако теперь с обязательной подачей в печь кислорода.

7)Медленно охладите таблетки – скорость понижения температуры не должна превышать 100град/ч.