Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe

Termin nadprzewodniki wysokotemperaturowe został użyty do określenia nowej rodziny materiałów ceramicznych o strukturze perowskitu odkrytych przez Johannesa G. Bednorza i K. A. Müllera w 1986 roku za odkrycie których otrzymali oni Nagrodę Nobla. Odkryli oni nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe w związkach $La_{2-x}Ba_{x}CuO_{2}$ (zwanych krócej w literaturze związkami Ba-La-Cu-O lub po postu LBCO), które występowało w temperaturze 35 K, nieco powyżej granicy, którą teoria BCS określała jako temperaturową granicę nadprzewodnictwa.

Miedź (Cu, łac. cuprum) – pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa miedzi po łacinie (a za nią także w wielu innych językach, w tym angielskim) pochodzi od Cypru, gdzie w starożytności wydobywano ten metal. Początkowo nazywano go metalem cypryjskim (łac. cyprum aes), a następnie cuprum. Posiada 26 izotopów z przedziału mas 55-80. Trwałe są tylko dwa: 63 i 65.

Wzór McMillana – wzór pozwalający oszacować temperaturę krytyczną przejścia substancji w stan nadprzewodnictwa w przypadku silnego sprzężenia elektron-fonon. Wzór ten ma postać

Wkrótce, wykorzystując efekty związane z ciśnieniem, początkowa wartość temperatury krytycznej w LBCO (35 K) podniesiono do 50 K, a w roku 1987 nadprzewodnictwo zaobserwowano w związku $YBa_{2}Cu_{3}O_{6+x}$ w temperaturze 90 K, a wiec powyżej temperatury ciekłego azotu. Modyfikując strukturę krystaliczną oraz wykorzystując efekty związane z ciśnieniem otrzymano później nadprzewodniki o temperaturach krytycznych rzędu 160 K .

Lantan (La, łac. lanthanum) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od greckiego słowa lanthanein – ukrywać się.

Wydawnictwo Naukowe PWN SA – polskie wydawnictwo z siedzibą w Warszawie, założone w 1951, w obecnej formie prawnej działające od 1997. Jednostka dominująca grupy kapitałowej, w skład której wchodzi kilkanaście przedsiębiorstw, głównie wydawnictw.

Większość nadprzewodników wysokotemperaturowych zawiera płaszczyzny miedziowo-tlenowe, w których każdy atom miedzi otoczony jest czterema atomami tlenu tworząc strukturę o symetrii grupy punktowej $C_{4v}$ . Płaszczyzny te oddzielone są od siebie tlenkowymi warstwami nieprzewodzącymi. W fazie normalnej przewodnictwo elektryczne w kierunkach równoległych do płaszczyzn miedziowo-tlenowych jest znacznie większe niż w kierunku do nich prostopadłym. Wartość temperatury krytycznej zmienia sie znacznie w zależności od składu związku, ale jest generalnie tym wyższa im więcej płaszczyzn miedziowo-tlenowych zawartych jest w komórce elementarnej, co czyni je zasadniczym elementem struktury nadprzewodników wysokotemperaturowych.

Perowskity - grupa nieorganicznych związków chemicznych, soli o ogólnym wzorze ABX3, gdzie A - to zwykle kation metalu z grupy litowców lub berylowców (rzadziej któregoś z metali przejściowych), B - to kation o liczbie koordynacyjnej równej 6 (najczęściej tytan, niob, tantal, mangan), zaś X - to zazwyczaj anion tlenkowy O2-, rzadziej halogenkowy lub siarczkowy. Nazwa tej grupy związków pochodzi od minerału perowskitu CaTiO3, reprezentatywnego przedstawiciela grupy.

Nagroda Nobla – wyróżnienie przyznawane za wybitne osiągnięcia naukowe, literackie lub zasługi dla społeczeństw i ludzkości, ustanowione ostatnią wolą fundatora, szwedzkiego przemysłowca i wynalazcy dynamitu – Alfreda Nobla.

Tabela przedstawia kilka nadprzewodników wysokotemperaturowych. Nadprzewodniki zawierające płaszczyzny Cu-O zostały wyróżnione pogrubieniem.

Zobacz też

wzór McMillana

Źródła

Nadprzewodniki wysokotemperaturowe. W: Michael Cyrot, Davor Pavuna: Wstęp do nadprzewodnictwa. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe.. Warszawa: PWN, 1996, s. 162. ISBN 83-01-11937-3.