Спаривание электронов

Спаривание электронов. Для возникновения сверхпроводимости необходимо, чтобы электроны, осуществляющие электрический ток, двигались без потери энергии. В 30-х годах была предложена феноменологическая двухжидкостная модель сверхпроводимости (1934), которая удовлетворительно объясняла многие известные в то время экспериментальные факты. Предполагалось, что вся совокупность электронов распадается на две взаимопроникающие жидкости, состоящие из нормальных и сверхпроводящих электронов. Какое-либо удовлетворительное объяснение возникновения сверхпроводящих электронов не давалось. Для удовлетворительного описания некоторых количественных закономерностей необходимо было допустить, что числовая пропорция между сверхпроводящими и нормальными электронами изменяется с температурой как 1 — (Т/Т р)" . [c.371]

Это притяжение в принципе может привести к образованию связанного состояния двух электронов, т.е. может произойти спаривание электронов. Пара электронов обладает целочисленным спином и, следовательно, может испытывать Бозе-конден-сацию. Бозе-конденсат из спаренных электронов составляет сверхтекучую компоненту электронной жидкости. Другими словами, спаривание электронов является результатом электрон-фононного взаимодействия. Идея о спаривании электронов и образовании пар электронов ( куперовских пар ) была выдвинута Купером в 1956 г., а микроскопическая теория сверхпроводимости, основанная на идее Бозе-конденсации куперовских пар, была разработана в 1957 г. Бардиным, Купером и Шри( )фером (теория БКШ). Следует отметить, что сама по себе идея о решают,ей роли электрон-фо-нонного взаимодействия для образования сверхпроводящего состояния была известна за несколько лет до этих работ. Было отмечено, что хорошие проводники типа щелочных и благородных металлов никогда не бывают сверхпроводниками, а такие плохие проводники, как свинец, ртуть, олово, цинк, ниобий, становятся сверх-проводимыми. О прямой связи сверхпроводимости с колебаниями решетки свидетельствует также изотопический эффект [c.372]

В сл чае синглетного спаривания электронов их спины направлены противоположно. Магн. поле Н ООЛ [c.683]

Это отличие приводит к следующим дополнит, степеням свободы при спаривании электронов и дырок 1) спиновая 2) относительная разность фаз блоховских ф-ций электронов и дырок 3) различная симметрия блоховских ф-ций в разных зонах. [c.504]

Как и при рассмотрении гомеополярной связи в молекулах, дело сводится к рассмотрению способов спаривания электронов, образующих связь. Только в металле число связывающих структур , входящих в гибрид, т. е. участвующих в резонансе, очень велико. Полинг показал, что для щелочного металла, например лития, с одним валентным электроном и восемью ближайшими соседями, содержащего 2N атомов, число таких ковалентных структур будет около (3,14) . Кроме того, чтобы объяснить перенос электронов (металлическую проводимость), надо учесть и ионные структуры, а их число составит уже (2,32-3,14) . [c.26]

Спаривание электронов с релеевскими волнами совершенно подобно. Рассеяние будет слабее, потому что двумерное пространство -векторов дает более низкую плотность состояний, за исключением области вблизи =0. Если электроны удерживаются приложенным электрическим полем в поверхностной области, то спаривание их с релеевскими волнами может стать существенным из-за сильного перекрытия удерживаемых полем электронов с релеевскими волнами [79]. [c.125]

Ковалентную химическую связь часто в литературе называют валентной, атомной или обменной связью. Она может образоваться взаимодействием или спариванием валентных электронов. Если атомы одинаковы, например, в молекулах водорода Н2, щелочных металлов в газообразном состоянии Lh, К2, Na2, галогенов СЬ, Вгг, азота N2 — связь неполярная, при взаимодействии разных атомов, например НС1, — полярная. [c.9]

Каждая ковалентная связь между атомами образуется при спаривании их валентных электронов (с противоположными спинами). Поскольку валентные возможности атомов ограничены, важнейшее свойство ковалентной связи — насыщаемость химических сил сродства. [c.9]

Метод валентных схем (метод валентных связей)— метод расчета приближенной волновой функции, отвечаюш ей заданной электронной конфигурации, на основе специальной схемы идеального спаривания, используемой для конструирования спиновой части этой функции. [c.270]

Следует отметить, что в работе [4] для определения потенциалов разработан весьма перспективный полуэмпирический метод, позволяющий в приближении полного спаривания валентных электронов рассчитать взаимодействие практически любых молекул и атомов. В работе [5] этот метод уточнялся, причем полученные результаты для Ог — N2 и О2 — О2 сильно расходятся с данными исследования [4]. Полуэмпирический характер этих методов не позволяет оценить степень точности получаемых с их помощью результатов. [c.221]

Согласно Куперу, при сколь угодно слабом притяжении между частицами ферми-газа вблизи ноБерхности Ферми возникают связанные пары частиц. Этот весьма нетривиальный результат является ключом к пониманию явления сверхпроводимости. Действительно, без учета эффекта Купера в основном состоянии металла электроны заполняют (в изотропном случае) фермиевскую сферу в импульсном пространстве. Если предположить, что в металле имеет место некоторое эффективное притяжение между электронами, то должно произойти спаривание электронов. При этом основное состояние будет лежать ниже, чем у свободных электронов, на величину энергии связи пар. Электронные пары обладают целым спином и поэтому подчиняются статистике Бозе. А бозе-газ при абсолютном нуле, как известно, обладает свойством сверхтекучести. В применении к бозе-газу заряженных частиц это свойство проявится в форме сверхпроводимости. Приведенные соображения не претендуют на строгость, однако они, безусловно, указывают на то, что полное объяснение явления сверхпроводимости можно получить на базе эффекта Купера. [c.885]

При выполнении этого условия правила коммутации для новых операторов будут такими же, как и у старых операторов Согласно Куперу [1J (см. 1), гамильтониан (2.1) приводит к возможностп образования связанных электронов. Операторы характеризуют перестроенную систему, в которой произошло спаривание электронов. В основном состоянии новой системы должно быть запрещено рождение пар с противоположными импульсами п спинами, которое было возможно в первоначальной системе. Поэтому мы выразим операторы через в гамильтопиане [c.888]

Этот результат свидетельствует о том, что спаривание электронов не является следствием их взаимодействия с одним ионом в узле кристаллической решетки, а возникает как результат коллективного взаимодейст вия со многими узлами. Поскольку расстояние между электронами в паре имеет порядок 1 мкм, в пределах такого расстояния движения электронов пары строго коррелированы и взаимно когерентны. Эта корреляция является корреляцией дальнего порядка и простирается на расстояние, называемое длиной когерентности. [c.372]

Второй механизм взаи.много влияния сверхпроводящих электронов и локализов. моментов обусловлен обменным взаимодействием электронов, участвующих в формировании этих двух типов упорядочения. В ферромагнетике ноет, обменное поле, создаваемое локализов. моментами, действует на спины сверхпроводящих электронов и разрушает кулеровское спнглетиое спаривание электронов из за парамагнитного эффекта. Парамагн. эффектом магнитного ил]1 обменного поля наз. разрушение сверхпроводимости из-за влияния поля па спины куперовской пары. [c.683]

Наличие множителя 2 в знаменателе непосредственно связано со спариванием электронов в сверхпроводнике. Тот факт, что для вывода (6) было достаточно рассмотреть область пространства, где магн. поле отсутствует, ярко демонстрирует неклассич. характер эффекта. [c.30]

Природа сверхпроводимости. Явление С. обусловлено возникновением корреляции между электронами, в результате к-рой она образуют куперовские пары, подчиняющиеся боаевской статистике, а электронная жидкость приобретает свойство сверхтекучести. В фононной модели С. спаривание электронов происходит в результате специфического, связанного с наличием кристаллич. решётки фононного притяжения. Даже при абс. нуле темп-р решётка совершает колебания (см. Нулевые колебания, Динамика кристаллической решётки). Эл.-статич. взаимодействие электрона с ионами решётки изменяет характер этих колебаний, что приводит к появлению дополнит, силы притяжения, действующей ва др. электрон. Это притяжение можно рассматривать как обмен виртуальными фононами между электронами. Такое притяжение связывает электроны в узком слое вблизи границы ферми-поверхности. Толщина этого слоя в энергетич. масштабе определяется макс, энергией фонона Йшд Uvja, где сйр — дебаевская частота, и, — скорость звука, а — постоянная решётки (см. Дебая температура), в импульсном пространстве это соответствует слою толщиной Др К(И )1ир, где ир — скорость электронов вблизи поверхности Ферми. Соотношение веопределённостей даёт характерный масштаб области фононного взаимодействия в координатном пространстве [c.436]

В модели БКШ спариваются электроны с противоположными импульсами р и —р (полный импульс куперовской пары равен 0). Орбитальный момент и суммарный спин пары Также равны 0. Теоретически при нек-рых нефононных механизмах G. возможно спаривание электронов и с ненулевым орбитальным моментом. По-видимому, спаривание в такое состояние осу- [c.436]

ЭКСИТОННЫЙ ДИЭЛЁКТРИК—полупроводниковое состояние, обусловленное существованием когерентного спаривания электрон—дырка (см. Экситон). yuie TBy T критич. темп-ра, выше к-рой это когерентное состояние исчезает посредством фазового перехода. При этом исходная система почти невзаимодействующих бм>ховских электронов может соответствовать либо металлу с частично заполненной зоной, либо полуметаллу с перекрывающимися зонами, либо полупроводнику с полностью заполненной валентной зоной и пустой зоной проводимости. [c.504]

На основе модели Э. д. удаётся описать как полупроводниковое поведение больпюго числа кристаллич. систем, к-рые с точки зрения зонной теории невзаимодействующих электронов должны быть металлами, так и фазовые переходы многих полупроводников в металлич. состояние при изменении внеш. воздействий (темп-ры, давления, магн. и электрич. полей, хим. состава соединений). В полупроводниках же, являющихся таковыми и с зонной точки зрения, когерентное спаривание электронов и дырок тем не менее может служить причиной их полупроводникового поведения, поскольку кристаллич. или магн. структуры этих веществ сами являются следствием такого спаривания (см. ниже). [c.504]

Ковалентная, или г о м е о п о л я р-н а я, связь осуществляется между одинаковыми атомами. Завершение внешних, валентных электронных оболочек достигается путем спаривания электронов двух или нескольких атомов. Пары электронов находятся в коллбктивно1М владении обоих атомов. Число связей и число ближайших соседей каждого атома оцределяются правилом 8—N, где Л —номер группы или число электронов во внешней оболочке. Ковалентная связь характерна для многих неметаллов и полуметаллических элементов. Она усиливается с увеличением числа связей от одной до четырех. Ковалентная связь может осуществляться и мел<ду разными атомами. [c.396]

В общем теория валентных связей дает более прямой путь для понимания насыщения валентностей, чем молекулярно-орбитальная теория, однако последнюю оказывается более просто использовать для объяснения исключений из классических правил валентности, таких, как химическая стабильность молекул с нечетным числом электронов или стабильность недавно полученных фторидов Хе и Кг. Будут ли химически стабильны такие молекулы, как N0, СЮг и NOg, или будут стабильны их димеры N2O2, I2O4, N2O4 зависит, согласно молекулярно-орбитальной теории, от количественного баланса связывающего и разрыхляющего действия электронов на молекулярных орбиталях, появляющихся при образовании димера. Без очень детальных расчетов трудно предсказать, каков будет результат этого баланса в каждом отдельном случае ). Однако если на корреляционных диаграммах расположение линий, представляющих различные орбитали, позволяет объяснить наблюдаемые факты для одного или двух случаев, то построенные диаграммы могут быть использованы для предсказаний и в других случаях. Здесь нет необходимости прибегать к представлению о спаривании электронов молекул, образующих димер, в силу чего химическую стабильность молекул с нечетным числом электронов гораздо проще понять на основе данной теории, а не на основе теории валентных связей. [c.412]

Атомы водорода образуют устойчагвые двухатомные молекулы путем спаривания электронов, т. е. путем ковалентной связи. Кристаллическая структура твердого водорода представляет собой плотноупакован-ную гексагональную решетку. Связь молекул в решетке осуществляется ван-дер-ва-альсовыми силами. [c.264]

Мы приведем здесь доказательство того, что полный магнитный поток, проходящий через сверхпроводящее кольцо, может принимать лишь дискретные значения, кратные кванту потока, равному 2пкс1д, где согласно экспериментальным данным заряд ( = 2е. Этот результат подтверждает, что сверхпроводящее состояние возникает благодаря спариванию электронов. Квантование потока — красивый пример макроскопического проявления квантового эффекта. В этом случае, так сказать, когерентность сверхпроводящего состояния охватывает все кольцо или всю обмотку соленоида. [c.749]

Энергетическая щель. Потенциальная энергия притяжения отрицательна, и спаривание двух нормальных электронов понижает их энергию, благодаря чему образуется энергетическая щель между спаренными электронами и неспаренными. Поскольку неспаренные электроны рассматриваются поодиночке, эта энергия обычно обозначается 2А, где А - энергетическая щель в расчете на один электрон пары. Энергетическая щель уменьшается при приближении к критической температуре 7 и превращается в нуль при Т,р. ГТри О К величина 2А равна примерно 3,5/сТ р. [c.372]

В электронно-измерительной аппаратуре балансировочной машины МДУС-6 спаривание частотно-избирательных усилителей позволило решить следующие две задачи [c.522]

КУПЕРА ЭФФЕКТ — образование связанных пар частиц в вырожденной системе фермионов при наличии сколь угодно слабого притяжения между ними. Решая Шрёдингера уравнение для двух частиц вырожденного ферми-газа (газа электронов), Л. Купер (L. ooper, 1956) показал, что слабое нрнтяженио между ними приводит к т. н. спариванию частиц, находящихся вблизи фермн-поверхности, т. е. к образованию связанных состояний двух частиц. [c.536]

Межэлектронпое рассеяние усложняет описанную картину. С одной стороны, межэлектронное рассеяние даёт вклад во время фазовой релаксации (в ряде случаев определяющий). G др. стороны, оно является источником специфич. квантовых вкладов, чувствительных к магн. полю взаимодеиствие флуктуаций плотности электронов и образование электронных пар (аналогичное сверхпроводящему спариванию). Магн. ноле влияет на эти процессы по-разному. В частности, возникает М. в полях H - kT/eD. Появление такого масштаба обусловлено том, что энергии двух интерферирующих электронных o Toniinii различаются на величину порядка kT соответственно, скорость расфазировки порядка кТ/Ь. При учёте спиновых эффектов появляются также вклады, характеризующиеся зависимостью р от Я при H=kTjgi., E (iJ.B магнетон Бора, g — фактор спектроскопич. расщепления). [c.640]

Свойства О. с. могут быть объяснены в рамках представлений об обычном электронно-фононном механизме куперовского спаривания (см. Купера эффект). Ныне нет никаких чётких эксперим. указаний на существование в них др. механизма сверхпроводимости. Ряд аномалий сверхпроводящих свойств О. с. указывает на возможность реализации в них режима сильного электронно-фононного взаимодействия. Для этого режима характерны большое отношение Д(0)/Уд, превышающее значение, полученное в модели БКШ, положит, кривизна в графич. зависимости Яд2(У) и сравнительно [c.468]

Критерий неустойчивости парамагн. состояния зонного магнетика (см. Стонера критерий ферромагнетизма) определяется не только величиной потенциала меж-алектронного взаимодействия, но и зависимостью. магн. восприимчивости X от электронного волнового вектора ц, Наир., если в силу к.-л. особенности топологии ферми-поверхности %(q) обладает резко выраженным максимумом при нек-ром значении q Q, то фазовый переход при Г - ОК из парамагн. состояния в состояние с С. п. в. может иметь место даже при слабом взаимодействии между электронами. Наличие конгруэнтных (совпадающих при трансляции на волновой вектор О) электронных и дырочных участков на поверхности Ферш (н е с т и и г) в веществах с металлич. проводимостью приводит к возможности триплетного электрон-дырочного спаривания с воэникиовениом С. п. в. [c.636]

Электронное торможение дислокаций играет значит. >S роль в кинетике пластнч. деформации металлов при низких " темп-рах, В частности, при переходе металла в сверхпро- - -водящее состояние вследствие куперовского спаривания др электронов (см, Сверхпроводимость) происходит резкое q уменьшение силы Э.в. в сверхпроводнике коэф. пропорционален числу нормальных возбуждений, к-рое .ь экспоненциально убывает при темп-рах ниже темп-ры пе-рехода, Это явление приводит к особенностям механич. свойств сверхпроводников эффекту разупрочнения (по- 15 вышенйя пластичности) металла при N — S-переходе и об- (I) ратному эффекту при S—jV-переходе появлению специ-фич. особенностей вязкости металлов в окрестности и ниже темп-ры перехода и т. п. [c.573]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...