Superprevodnost
je lastnost določenih materialov pri zelo nizkih temperaturah.
Materiali, ki imajo to lastnost, vključujejo kovine in njihove zlitine
(kositer, aluminij in drugi), nekateri polprevodniki in določena keramika
znani kot kuprati, ki vsebujejo atome bakra in kisika. A
superprevodnik prevaja elektriko brez upora, edinstven
lastnine. Prav tako odlično odbija magnetna polja v pojavu
znan kot Meissnerjev učinek, pri čemer se izgubi vse notranje magnetno polje
morda imel pred ohlajanjem na kritično temperaturo. Ker
tega učinka lahko nekatere naredimo, da neskončno lebdijo nad močnim
magnetno polje.
za
pri večini superprevodnih materialov je kritična temperatura pod približno
30 K (približno -406 °F ali -243 °C). Nekateri materiali, imenovani
visokotemperaturni superprevodniki, naredijo fazni prehod na to
stanje pri veliko višjih kritičnih temperaturah, običajno višjih od 70 K
(približno -334°F ali -203°C) in včasih tudi do 138 K
(približno -211 °F ali -135 °C). Ti materiali so skoraj
vedno kuprat-perovskitna keramika. Prikazujejo se nekoliko drugače
lastnosti kot drugi superprevodniki in način njihovega prehoda
še vedno ni v celoti razloženo. Včasih se imenujejo tip II
superprevodnikov, da jih ločimo od bolj običajnega tipa
I.
O
teorija običajnih nizkotemperaturnih superprevodnikov pa je
dobro razumeli. V prevodniku tečejo elektroni skozi ionsko
rešetko atomov, ki sprosti del svoje energije v mrežo in
segrevanje materiala. Ta tok se imenuje elektrika. Zaradi
elektroni se nenehno zaletavajo ob mrežo, nekateri od njih
energija se izgubi in električni tok se zmanjša v intenzivnosti
potuje po celotnem prevodniku. To je mišljeno z električnim
odpornost pri prevodnosti.
In
superprevodnik, v katerem se tekoči elektroni vežejo drug na drugega
aranžmaji, imenovani Cooperjevi pari, ki morajo biti deležni precejšnjega sunka
energije, ki jo je treba razbiti. Razstava elektronov v Cooperjevih parih
superfluidne lastnosti, ki teče neskončno brez upora. The
ekstremni mraz pomeni, da atomi njegovih članov ne vibrirajo intenzivno
dovolj, da razbije pare Cooper. Posledično pari ostanejo
za nedoločen čas med seboj povezani, dokler temperatura ostane pod
kritična vrednost.
Elektroni
v Cooperjevem paru se pritegneta drug drugega z izmenjavo fononov,
kvantizirane enote vibracij, znotraj vibracijske mreže
material. Elektroni se ne morejo neposredno povezati drug z drugim na tak način
nukleoni, ker ne doživljajo t.i
močna sila, “lepilo”, ki drži protone in
nevtroni skupaj v jedru. Poleg tega so elektroni vsi
negativno nabiti in se posledično odbijajo, če se tudi oni
blizu skupaj. Vsak elektron nekoliko poveča naboj
atomska mreža, ki jo obdaja, pa ustvarja domeno mreže
pozitiven naboj, ki pa privlači druge elektrone. Dinamika oz
Opisano je bilo Cooperjevo parjenje v običajnih superprevodnikih
matematično z BCS teorijo superprevodnosti, razvito leta 1957
avtorjev John Bardeen, Leon Cooper in Robert Schrieffer.
As
Znanstveniki nenehno odkrivajo nove materiale, ki so superprevodni pri višjih
temperature, se približujejo odkritju materiala, ki bo
integrirajte z našimi električnimi omrežji in elektronskimi zasnovami, ne da bi to povzročilo
ogromni računi za hlajenje. Pomemben napredek je bil narejen leta 1986, ko
JG Bednorz in KA Müller sta odkrila tiste, ki delajo pri
višjih temperaturah, s čimer se kritična temperatura dvigne dovolj, da se
potrebno hladnost bi lahko dosegli s tekočim dušikom in ne
z dragim tekočim helijem. Če bi raziskovalci lahko odkrili dodatne
materiali, ki bi jih lahko uporabili na ta način, bi morda to postali
ekonomsko izvedljivo za prenos električne energije zelo dolgo
razdalje brez izgube moči. Tudi številne druge aplikacije
obstajajo v pospeševalnikih delcev, motorjih, transformatorjih, hranilnikih energije,
magnetni filtri, fMRI skeniranje in magnetna levitacija