Сверхпроводимость элементов

Таблица 21.20. Сверхпроводимость элементов

Таблица 21.21. Сверхпроводимость элементов под давлением [16]

Таблица 21.22. Сверхпроводимость элементов в пленках [16

Ч. Рейнольдсом с сотрудниками было установлено, что образцы сверхпроводника, изготовленные из различных изотопов одного и того же элемента, обладают различными критическими температурами. В большинстве случаев Тс обратно пропорциональна корню квадратному из массы изотопа. Изотопический эффект свидетельствует о том, что хотя кристаллическая решетка при переходе в сверхпроводящее состояние и не изменяется, она играет существенную роль в изменении свойств электронного газа. Зависимость Тс от массы изотопа показывает, что для явления сверхпроводимости важное значение имеет взаимодействие электронов с колебаниями решетки. Других причин зависимости Тс от числа нейтронов в ядре атома нет. [c.264]

Понимание явления сверхпроводимости на микроскопическом уровне привело к тому, что в настоящее время сверхпроводники из экзотических объектов физических исследований превратились в практически используемые материалы. На их основе изготовляют сверхпроводящие магниты, позволяющие получать поля до бХ Х10 А/м, кабели, по которым можно передавать без потерь большие потоки энергии. Все больший интерес вызывают сверхпроводники у специалистов, работающих в области микроэлектроники. Здесь наибольшее внимание уделяется созданию приборов, основанных на эффектах Джозефсона. Интенсивно ведутся работы по использованию сверхпроводников для создания логических элементов и элементов памяти ЭВМ. [c.271]

Температуры перехода, указанные в таблице, характеризуют элементы с природным изотопическим составом. Эта оговорка необходима, так как температуры перехода зависят от изотопического состава. Влияние изотопического состава на сверхпроводящие свойства будет обсуждаться в следующем разделе. Сверхпроводимость сплавов и соединений рассматривается в разделе 7. [c.631]

Эти условия, по существу, совпадают с критерием сверхпроводимости для данной модели. Если — матричный элемент взаимодействия с нулевыми колебаниями, то [c.774]

В работах 1987 г. были установлены важные экспериментальные факты высокотемпературная сверхпроводимость свойственна материалам с содержанием меди она обусловлена спаренными носителями зарядов (дырками) она очень чувствительна к содержанию кислорода в материалах и не допускает замещения меди другим элементом исследования изотопического эффекта ставят под вопрос фо-нонный механизм спаривания. [c.379]

Для указанных нитридов характерно и проявление сверхпроводимости обычно при температуре —272— 261 °С. Они обладают высокими температурами плавления (1400—2000°С) и насыпной плотностью 6-10 -9- 10 кг/м для порошков нитридов элементов IV—V групп и 10-10 —16-10 кг/м для порошков нитридов VI группы. Указанные значения близки к значениям соответствующих металлов. Подобные характеристики нитридов описаны в специальной литературе [86]. [c.18]

Сверхпроводимость — явление отнюдь не редкое более 20 элементов переходят в сверхпроводящее состояние, а список сплавов включает тысячи наименований. [c.301]

В табл. 17.12 приведены значения критической температуры и критического поля Н (при 7=0) для элементов, в которых наблюдалась сверхпроводимость [26], [c.301]

Особую группу материалов с высокой электрической проводимостью образуют сверхпроводники. С понижением температуры удельное электросопротивление всех металлов монотонно падает (рис. 18.7). Однако есть металлы и сплавы, у которых при критической температуре значение р резко падает до нуля — материал становится сверхпроводником. Сверхпроводимость обнаружена у 30 элементов и у около 1000 сплавов. [c.579]

Содержание Введение. Равновесие термодинамических систем, совершающих помимо работы расширения другие виды работы. Магнетики. Диэлектрики. Сверхпроводимость. Поверхностные явления. Газ и жидкость в поле тяготения. Жидкость в сосуде в состоянии невесомости. Излучение. Упругие твердые тела. Гальванические элементы. [c.246]

Термометр с. элементом Джозефсона может работать только при температурах существования сверхпроводимости. [c.23]

Во второй главе излагаются физические основы теории металлического состояния, в частности квантовомеханические. ji представления о поведении валентных электронов здесь же рассматриваются топология и методы определения поверхности Ферми, влияние примесей и легирующих элементов на электронную структуру металлов, физическая сущность явлений ферромагнетизма и сверхпроводимости. Из этой главы читатель-металловед почерпнет довольно полное представление о современном состоянии электронной теории металлов. К числу недостатков этой главы следует отнести наличие в оригинале ряда ошибок в формулах и неточных формулировок, которые при переводе были исправлены. После прочтения этой главы желающим глубже ознакомиться с электронной теорией металлов можно рекомендовать книгу Дн<. Займана Принципы теории твердого тела [9]. [c.7]

Многообещающей является также область криогенных исследований. Так, при изучении явления сверхпроводимости было показано, что токи могут сохраняться в сверхпроводящих веществах неопределенно долгое время. С развитием этой области появится возможность получать устройства — эталоны электрического тока, которые смогут осуществлять те же функции, что и эталонные ка-туни< 1 сопротивления и эталонные элементы в настоящее время. [c.59]

Атомные объемы элементов периодической системы и область, благоприятная для сверхпроводимости [c.14]

Именно на стыке теории поля и теории сверхпроводимости Д. А. Киржниц вместе со своим учеником А. Д. Линде построил модель космологического фазового перехода в ранней Вселенной. С учетом последних достижений теории элементарных частиц и объединения слабых, электромагнитных и сильных взаимодействий картина фазовых переходов послужила истоком инфляционной космологии, теории космических струн и др. и стала необходимым элементом наших представлений о Вселенной. За пионерские работы в этой области Д. А. Киржниц и А. Д. Линде были удостоены премии им. М. В. Ломоносова АН СССР за 1978 г. [c.7]

Уравнения баланса дефектов в данной модели строятся из интуитивных геометрических соображений, как правило, без учета временной зависимости [24, 25]. В настоящее время используются представления калибровочных полей [26—28], что позволяет изучать процессы, обусловленные взаимосвязью механических изменений внутри структурного элемента с соседними элементами и внешними объектами [27, 28]. Обычно внутренняя (локальная, описывающая структурный элемент) и внешняя (глобальная) симметрии представляются группой Лоренца. В ряде работ, например [29], рассмотрены идеи нарушенной симметрии, в которых поведение дислокаций описано аналогично теории сверхпроводимости Гинзбурга — Ландау с некоторым параметром порядка. Следует отметить, что введение группы Лоренца как для внешних, так и для внутренних переменных не убедительно, поскольку в неоднородной среде отсутствует единственная скорость передачи сигнала — скорость звука. Теория, содержащая малый параметр, представляет собой скорее описание фазового перехода типа плавление , чем поведение механической среды, в которой заведомо отсутствуют какие-либо параметры порядка. [c.43]

Адекватная математическая теория сверхпроводимости, основанная на электронно-фононном взаимодействии, еще не дана, поэтому основное внимание мы уделим формулировке задачи. Как Фрелих, так и автор исходили из теории Блоха, которая предполагает, что каждый электрон движется независимо в периодическом потенциальном ноле. Колебательные координаты и взаимодействие между электронами и колебаниями были введены точно так же, как это сделано в теории проводимости. Сила взаимодействия была оценена эмпирически по сопротивлению при высоких температурах. Существует два возражения против такой формулировки, заключающиеся в том, что кулоновское взаимодействие следовало бы ввести с самого начала и что смещения электронов, вызванные электронно-фононными взаимодействиями, оказывают сильное влияние на колебательные частоты, а также на эффективный матричный элемент взаимодействия. Существенная часть задачи состоит в том, что необходимо показать, как все это можпО было бы определить, исходя из основных принципов. Отправляясь от формулировки, включающей кулоновское взаимодействие между электронами, мы покажем, что обычная теория Блоха могла бы быть достаточно хорошей отправной точкой для развития теории сверхпроводггмости. Мы покажем также, почему электронио-фононное взаимодействие имеет большее влияние на волновые функции, чем кулоновское взаимодействие, хотя энергия первого и много меньше энергии второго. В п. 37—41 мы будем следовать изложению Пайнса п автора [19], [c.755]

Как показал Фрелих, для исключения электронно-фононного взаимодействия из гамильтониана можно применять каноническое преобразование, при этом остается лишь взаимодействие между электронами, которое соответствует тому, которое было выведено методами теории возмущений. Если электронно-фононпое взаимодействие велико, то указанная операция не применима лишь для небольшого числа членов с малыми энергетическими знаменателями. При вычислении матричного элемента взаимодействия и колебательных частот эти члены не существенны, но в случае сверхпроводимости они важны. Так как эти члены нельзя рассмотреть методами теории возмущений, они оказывают сильное влияние на волновые функции. [c.756]

Вывод гамильтониана. Чтобы сформулировать задачу расчета взаимодействия между электронами и фононами в металле, мы выведем здесь выражение для гамильтониана в форме, где с самого начала включено куло-новское взаимодействие между электронами и движениями ионов, но в то же время сделаны некоторые приближения для упрощения уравнений. Например, можно пренебречь анизотропией, которая, по-видимому, не очень существенна для проблемы сверхпроводимости. Предполагается, что колебания решетки можно разделить на продольные и поперечные и что электроны взаимодействуют только с продольными компонентами. Это приближение справедливо для волн с большой длиной волны, но неправильно для коротких волн (исключая некоторые напрапления распространения). Предположим также, как это часто делается в теории Блоха, что матричные элементы для электронно-фононного и кулоновского взаимодействий зависят лишь от разности волновых векторов в начальном и конечном состояниях. При вычислении кулоновских взаимодействий сделаны предположения, которые равнозначны рассмотрению валентных электронов как газа свободных электронов. [c.757]

Сходимость канонического преобразования. Каноническое преобразование S (39.4) можно рассматривать как введение новой системы функций Блоха, которые зависят от координат, описывающих колебания, Н новой системы колебательных координат, которые зависят от координат электрона. Разложение (39.2) нового гамильтониана в степенной ряд до S будет быстро сходиться, если в S пренебречь небольшим числом членов, а именно членами, у которых знаменатели, содержащие энергию, viaflH. Мы покажем, что опущенные члены не вносят заметного вклада в матричные элементы и в частоты колебаний и Между тем как раз эти члены существенны для сверхпроводимости. Анализируя этот вопрос, Фрелих [139] предложил опустить эти члены в каноническом преобразовании и рассматривать их отдельно. Мы будем придерживаться здесь той же точки зрения. [c.768]

Температуры перехода Г р в сверхпроводящее состояние, называемые критическими, различны, но всегда низки. Сверхпроводящими свойствами обладают как элементы, так и соединения. Из элементов наивысшую критическую температуру, около 9 К, имеет ниобий, за которым следует свинец с Гкр = 7,22 К. Наименьшая критическая температура, = 0,01 К, наблюдалась у вольфрама. Какой-жбо связи между свойством сверхпроводимости и структурой кристалличес- [c.369]

Существуют и другие применения сверхпроводимости, с которыми читатель может познакомиться в специальной литературе. Однако область применения низких температур в радиоэлектронике не исчерпывается-только-использованием явления сверхпроводимости. Более или менее глубокого-охлаждения требуют парамагнитные усилители, некоторые типы твердотельных и полупроводниковых лазеров (см. 12.5), полупроводниковые фотоприемники для ИК области спектра (см. 12.2) и ряд других приборов, которые-будут рассмотрены в последующих главах. Снижение рабочей температуры обычных элементов радиоустройств позволяет, как правило, резко снизить, шумы в них и, следовательно, увеличить обнаружительную способность приемных устройств. [c.208]

ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРОВОДНИКИ — соединения, содержащие наряду с углеродом также элементы из набора Н, N, S, Se, О, Р, обладающие проводимостью 0 1 Oм м (низким уд. сопротивлением р) и такой же температурной зависимостью а(Г), как и металлы (уменьшение р при охлаждении), О. п, называют также синтетич. металлами, подчёркивая этим, что электронные свойства, характерные для металлов, получены в них путём синтеза спец, органич. соединений (природные органич. соединения не обладают металлич. проводимостью, все они являются диэлектриками). Поиск О. п. был стимулирован идеей У. А. Литтла (W. А. Little) о возможности достижения в проводящих молекулярных цепочках сверхпроводимости при комнатной темп-ре (Т = 300 К) с помощью эк-ситонного механизма. Синтезированы органич. соединения со,- 10 —10 Ом -см при Г ж 4 К, Среди них есть сверхпроводники с критич. темп-рой < Ю К (см. Органические сверхпроводники). Важной задачей является создание О. п., способных конкурировать с обычными металлами, используемыми в электронике и электротехнике. [c.465]

Как следует из ранее сделанных выводов, а также судя по положению ниобия в перио.чической таблице, его нитриды меиее устойчивы, чем нит-ридь1 тугоплавких элементов IV группы. Однако сушествование мононитрида ииобия NbN установлено вполне определенно, в то время как соединение NbjNs охарактеризовано недостаточно. Нитриды образуются при непосредственном синтезе (выше 600°), а также при взаимодействии окиси или галогенида ниобия с азотом в присутствии водорода. На воздухе нитриды легко окисляются с выделением азота. Большой интерес в течение некоторого времени представляла сверхпроводимость мононитрида NbN при 15.2 [34, 68, 69] — третьей ия наиболее высоких температур, известных для перехода вещества в сверхпроводящее состояние, так как в связи с этим он может найти применение как конструкционный материал для болометров [5, 47, 48, 89], [c.451]

Широко исследованы двухкомпо- нентные сверхпроводящие сплавы простых монотектнческяк, эвтектических, верите ктическм систем и систем с непрерывной растворимостью. Исследование систем Nb — Ti и Nb — Zr, образующих ряд твердых растворов в широком диапазоне концентраций, показало, что у многих сплавов при гелиевых температурах сверхпроводимость сохраняется до высоких значений магнитного поля. Критические характеристики сплавов зависят от механической и термической обработки сплавов, а также от наличия примесей я легирующих элементов. [c.522]

Сверхпроводимостью обладают 26 металлов. При этом лучшие проводники-металлы (серебро, медь, золото) сверхпово-димостью не обладают. Значения критической температуры и критической магнитной индукции для некоторых элементов при нормальном давлении приведены в табл. 10.1 [8]. [c.341]

Сверхроводимостью обладает также ряд сплавов и химических соединений, сведения о которых приведены в табл. 10.2. Сверхпроводимость в этих материалах возникает при значительно более высокой температуре, чем у чистых элементов. При этом особое место занимают материалы на основе ниобия. [c.342]

До 1957 г. не было теории, которая могла бы объяснить все эти факты. В области эксперимента сдвиг произошел, когда был открыт изотопический эффект, который дает прямое указание на связь явления сверхпроводимости с фононами. Фрёлих в своей ранней работе предположил, что это явление связано с собственной энергией электрона, обусловленной его взаимодействием с фонон-ным полем. Когда эта собственная энергия (выражающаяся череэ диагональные матричные элементы) была вычислена, то она оказалась порядка N Ef) (Ьсо) [со — частота фонона )], что значительно превосходит характерную для сверхпроводимости энергию N Ef) ksT y. Бардин, Купер и Шриффер 155)разработали специальную теорию (теория БКШ), в которой они показали, что взаимодействие, ответственное за сверхпроводимость, обусловлена недиагональными матричными элементами и приводит к образованию коллективного состояния. [c.136]

В этой необычной фазе могут находиться борид эрбия-родия и сульфид гольмия-молибдена (ЕгКЬ4В4 и НоМобБб) члены двух семейств тройных сверхпроводящих соединений, в состав которых входит редкоземельный элемент. Редкоземельный элемент образует внутри кристалла упорядоченную решетку магнитных ионов, а переходный металл придает ему сверхпроводящие свойства. Сочетание магнитных и сверхпроводящих свойств привлекло большое внимание к этому классу соединений с момента их открытия в начале 70 г5 годов. Хотя можно было бы ожидать, что рассеяние электронов проводимости с переворачиванием спина на магнитных моментах приведет к разрушению упорядочения в куперовских парах, сверхпроводимость сохраняется, предположительно из-за малости взаимодействия локализованных 4/-электронов в атомах редкоземельных элементов с электронами проводимости [c.251]

Проблемы дальнейших экспериментальных и теоретических работ по сверхпроводимости заключаются в поисках критерия сверхпроводимости в элементах, сплавах и других материалах. Наиболее важным критерием является правило Маттиаса. Эмпирическая зависимость, установленная Маттиасом , показала, что высокие критические температуры и высокая вероятность данного материала быть сверхпроводящим связана с числом валентных электронов на атом в кристаллической решетке. Ранние работы Маттиаса предполагали высокие критические температуры вблизи отношений числа валентных электронов на атом, равных 3, 5 и 7. Число валентных электронов обычно берется непосредственно из периодической системы элементов. Последующая тщательная работа по фазовым диаграммам Халма и Блауера показала, что число валентных электронов на атом [c.13]

Атомный объем элементов, как было установлено, связан со свойствами сверхпроводимости. На рис. 4 приведены значения атомных объемов, включая для некоторых элементов различные полиморфные модификации. Пунктирные линии показывают ориентировочно интервал, в котором встречается больше всего сверхпроводящих материалов. Как бериллий, так и висмут явля- [c.14]

Хотя ниобий имеет самые высокие критическую температуру и критическое поле, о влиянии на него малых количеств известных примесей было сообщено совсем недавно. Хаузер и Бюлер [4] приводят данные о влиянии пластической деформации ниобия на плотность тока в магнитных полях. В опубликованной недавно работе [5] обобщены сведения об исследовании элементов, образующих твердые растворы замещения, и их влиянии на характеристики сверхпроводимости. [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...