border=0

Quantum-meganyske ferklearring fan it ferskynsel fan superkonduktiviteit

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

De teory dy't it ferskynsel fan superkonduktiviteit ferklearre, waard yn 1957 ûntwikkele troch Bardin, Cooper, Schrieffer (BCS - teory). It haad idee fan 'e BCS-teory fan superkonduktiviteit is dat tusken de frije conduksjeelektroniken fan in materiaal, neist de gewoane ôfwiking (Coulomb) krêften, binne der oantreklike troepen fanwege de polarisaasje fan' e kristal feroarsake troch in bewegende elektroan. In frije elektroan, dy't rint yn in kristal, lûkt posityf opladige Ionen en as gefolch makket in oerstallige positive lading dy't oare elektronen lûkt, dy't liedt ta it optreden fan Cooper-pearen. De ôfstân tusken elektroanen yn Cooper-pearen kin hûnderten kearen grutter wêze as de gitterkonstant. Alle Cooper-pairs yn in kristal binne yn deselde kwantum-meganyske steat. It ferskynsel fan akkumulation fan sokke Bose - dieltsjes mei de leechste enerzjy by lege temperatuer wurdt Bose - Einstein kondensaasje of Bose - kondensat neamd. As it temperatuer opheft, wurdt de posityf opnommen gebiet ferwûn en de krêft fan attraksje fermindert. Dêrom ferskynt superkonduktiviteit yn materialen mei in sterke oanlûking fan elektroanen en atomyske kearnen (dat binne leadrinnen binne ferkearde supraleiders). Twa elektronen fan in Cooper-pear mei tsjinstellend rjochte spins en lykweardige en tsjinoan rjochte pulses fanwege elektro-phonon-ynteraksje (dat is it ynteraksje fan elektronen mei griene swimbaden) ûnderlinge oanstriid en foarmje in ferbûne steat mei lading 2e. Cooper-pairs foarmje tusken far-plakken elektroanen, wêrby't de Coulomb-repulsjonêre krêften net te min binne. Yn dit gefal groeit de krityske temperatuer mei debytemperatuer.

Sûnt de binde enerzjy fan 'e elektroanen feroaret yn pairs, betsjuttet dat allinich dy elektronen dy't har enerzjy feroarsaakje kinne dielnimme. De totale konsintraasje fan elektroanen dy't in paar is fan har totale nûmer. Yn in Cooper-pear feroaret de elektryske enerzjy, dy't liedt ta in feroaring yn it spektrum fan it materiaal. Om in Cooper-paar te brekken, is in enerzjykunt nedich:

= - (eV)> kT. (6.2)

De fysike natuer fan superkonduktiviteit is fergelykber mei superfluiditeit (it idee waard yn 1941 troch Landau begelaat). De quantum mechanical theory beskôget de supkonduktiviteit as de superfluiditeit fan elektronen yn in metaal mei de ôfwêzigens fan friksje dy't yn oerflústens is. Conduksjeelektronen bewegen frij yn in supraleiter, sûnder friksje oer de heterogeniteit fan 'e kristallklitter.

Yn 'e quantum teory fan metalen is attraksje tusken elektronen (phonon-wikseling) ferbûn mei it ferskinen fan elemintêre oanfragen fan' e kristallklasse. In elektryske beweging yn in kristal en ynteraktyf mei in oar elektroanen troch in klik (elektron-phonon ynteraksje), oersetten it yn in eksitearre steat. Wannear't it gat oergiet nei de grûnstatus, wurdt in audiofrequente enerzjy-quantum útstjoerd - in fonon dy't troch in oar elektroan opslein wurdt. De oanlûking tusken elektroanen kin fertsjintwurdige wurde as it útwikseljen fan elektroanen troch phonons, en de attraksje is meast effektyf as de pulses fan 'e ynteraktive elektroanen antiparallel binne.

As, by willekeurige lege temperatueren, de Coulomb-repulsion tusken elektronen foarkomt oer de attraksjefoarming fan pearen, dan behâldt de substân (metaal of leger) syn gewoane eigenskippen. Op kritike temperatuer krije de krêften fan attraksje oer de repulsive krêften; dus komt de substansje in superkonducting state.

It wichtichste eigenskip fan in kollektyf fan elektroanen dy't yn in pear yn in supralearder ferbûn binne, is de ûnfermogen fan enerzjyferkiezing tusken elektronen en it giel yn lytse dielen lytser as de ferbinende enerzjy fan in earmelektronyk. Dit betsjut dat as elektronen mei plankjes sitte, feroaret de elektryske enerzjy net en saken behannelet as superkonduktor mei nul ferset. Quantum-mechanysk ûndersyk docht bliken dat yn dat gefal gjin fersmoarging fan elektronenwellen is op thermyske swakingen fan it gitter of ûnreplikken. Dit betsjut it ûntbrekken fan elektrysk ferset.

Om de steat fan superkonduktiviteit te ferneatigjen, is de útjeften fan in bepaalde enerzjy nedich. By temperatueren boppe it kritike nivo komt de ferliesing fan bûnte steaten fan elektronenpairs, de oanlûking tusken elektroanen foarkomt en it ferskynsel fan superkonduktiviteit stopet ta bestean.

Yn 1986 ûntdutsen de Switserske branch fan it Amerikaanske bedriuw IBM (Bednorets en Müller) it ferskynsel fan hege temperatuer-supraleitwittenskip yn in keramysk metaalokside materiaal (La, Ba, Cu, O), dat karakterisearre is troch in krityske temperatuerwearde fan 30 k. Nei it ferfangen fan barium mei strontium, waard de temperatuer ferhege = 40K. Op it stuit hat de krityske temperatuer de wearde T = 181K berikt, mar der binne rapporten dat ien fan 'e Japanske bedriuwen in krityske temperatuer fan 273K berikt is.

De ferklearring fan it fenomeen fan hege temperatuer-supraleiligens is basearre op 'e formaasje fan Cooper-pairs, mar net troch it elektron-phonon-ynteraksje, mar mooglik fanwege de elektron-eksiton-ynteraksje. Der binne ek oare ideeën dy't it meganisme fan HTSC te ferklearjen, bygelyks mei it konsept fan resonante valencebonds (Andersen), it idee dat de enerzjittingsferkear fanwege solitons (Davydov, Ermakov) en oaren binne.

As in superkonductor yn in magnetysk fjild komt, wurdt it fjild yndield yn 'e foarm fan dûnse streamen, heulendoarpen. Elektryske streamingen wurde oeral oandreaun. Dizze hoarnen repetearje har sels en ûntlopen as de temperatuer fan it materiaal stekt. Om't wyfkes meikrigen hawwe oan >

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Transmissionelektronenmikroskoop

It probleem fan it meitsjen fan keunstmjittige neuron-like mjittingen

Untwerp en wurking fan in scan-tunneling mikroskoop

Bestelde kanaal-nanostruktueren en gebieten fan har praktyske tapassing

Literatuer

Receptor klassifikaasjes

Praktyske útfiering fan elektro-mikroskopy

De fysike fundamentale fan Auger spektroskopy en neutronbefrakking

De begripen fan leechte temperatuer- en hege temperatuer supkonduktiviteit

Effekt fan oerflakplasmon resonânsje

Methods foar it konvertearjen fan biogemyske reaksjes yn in analysearjend sinjaal

Meitsjen fan metoaden mei resonant ynteraksje fan it elektromagnetyske fjild mei in substansje

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 2159

11.45.9.33 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .