Süperiletken nedir: Tipler, Malzemeler ve Özellikler

İzolatörlerin yanı sıra metaller gibi iki tür malzeme vardır. Metaller elektronların akışına izin verir ve onlarla birlikte gümüş, bakır vb. Gibi elektrik yükü taşırlar, oysa yalıtkanlar elektronları tutarlar ve ahşap, kauçuk vb. Elektronların akışına izin vermezler. 20. yüzyılda, yeni laboratuar yöntemleri geliştirildi. fizikçiler malzemeleri sıfır sıcaklığa soğutmak için. Nasıl olduğunu bilmek için bazı unsurları araştırmaya başladı. elektrik Dirençsiz belirli bir sıcaklıkta elektrik ilettiklerinden kurşun ve cıva gibi koşullarda değişecektir. Seramikten karbon nanotüplere kadar birçok bileşikte aynı davranışı keşfettiler. Bu makale süperiletkene genel bir bakışı tartışmaktadır.

Süperiletken nedir?

Tanım: Dirençsiz elektrik iletebilen bir malzeme süper iletken olarak bilinir. Çoğu durumda, bileşikler gibi bazı malzemelerde aksi halde metalik elementler oda sıcaklığında bir miktar direnç sunar, ancak bir sıcaklıkta düşük direnç sunarlar. sıcaklık kritik sıcaklığı olarak adlandırılır.

süperiletken

Elektronların atomdan atoma akışı, kritik sıcaklığa ulaştıktan sonra genellikle belirli malzemeler kullanılarak yapılır, bu nedenle malzemeye süper iletken malzeme denebilir. Bunlar manyetik rezonans görüntüleme ve tıp bilimi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Piyasada bulunan malzemelerin çoğu süper iletken değildir. Bu yüzden süper iletkenliğe dönüşmeleri için çok düşük enerji durumunda olmaları gerekir. Mevcut araştırmalar, yüksek sıcaklıklarda süper iletken hale gelmek üzere bileşiklerin geliştirilmesine odaklanmaktadır.

Süperiletken Türleri

Süperiletkenler, tip-I ve tip-II olmak üzere iki türe ayrılır.

süperiletken türleri

Tip-I Süperiletken

Bu tür bir süperiletken, temel iletken parçalar içerir ve bunlar elektrik kablolarından bilgisayardaki mikroçiplere kadar farklı alanlarda kullanılır. Bu tür süperiletkenler, kritik manyetik alanda (Hc) manyetik alana yerleştirildiğinde süper iletkenliklerini çok basit bir şekilde kaybederler. Bundan sonra orkestra şefi gibi olacak. Bu tür yarı iletkenler süperiletkenlik kaybı nedeniyle yumuşak süperiletkenler olarak da adlandırılır. Bu süperiletkenler, Meissner etkisine tamamen uyar. süperiletken örnekleri Çinko ve Alüminyumdur.

Tip-II Süperiletken

Bu tür bir süperiletken, süperiletkenliklerini yavaş yavaş kaybedecek, ancak sadece dış manyetik alan içinde düzenlendiği için değil. Mıknatıslanma ile manyetik alan arasındaki grafiksel temsili gözlemlediğimizde, ikinci tip yarı iletken manyetik bir alana yerleştirildiğinde, süper iletkenliğini yavaş yavaş kaybedecektir.

Bu tür yarı iletkenler, daha az önemli olan manyetik alanda süper iletkenliklerini kaybetmeye başlayacak ve süper iletkenliklerini daha yüksek kritik manyetik alanda tamamen bırakacaktır. Daha hafif kritik manyetik alan ile daha yüksek kritik manyetik alan arasındaki duruma, ara durum, aksi takdirde girdap durumu denir.

Bu tip yarı iletkenler, süperiletkenliklerini sadece değil, yavaş yavaş kaybetmeleri nedeniyle de sert süper iletkenler olarak adlandırılır. Bu yarı iletkenler Meissner'ın etkisine uyacak, ancak tamamen değil. Bunların en iyi örnekleri NbN ve Babi3'tür. Bu süper iletkenler, güçlü alan süper iletken mıknatıslar için uygundur.

Süperiletkenlik Malzemeleri

Bazılarının süper iletken olacağı birçok malzeme olduğunu biliyoruz. Cıva haricinde, orijinal süper iletkenler metaller, yarı iletkenler, vs.'dir. Her farklı malzeme, biraz farklı sıcaklıkta bir süper iletkene dönüşecektir.

Bu malzemelerin çoğunun kullanılmasındaki temel sorun, birkaç derece tam sıfırda süper iletken olacaklarıdır. Bu, direnç eksikliğinden elde ettiğiniz herhangi bir faydayı, onları birincil yere soğutmaktan neredeyse kesinlikle kaybettiğiniz anlamına gelir.

Aşağıya doğru evinize elektrik alan santral, daha sonra süper iletken teller mükemmel bir şekilde ses çıkaracaktır. Böylece muazzam miktarda tükenmiş enerjiyi koruyacaktır. Bununla birlikte, devasa parçaları ve tesis içindeki tüm iletim kablolarını sıfırı tamamlamak için soğutmak istiyorsanız, muhtemelen daha fazla enerji israf edeceksiniz.

Süperiletkenlerin Özellikleri

Süper iletken malzemeler, mevcut teknoloji için gerekli olan bazı şaşırtıcı özellikler gösterir. Bu özelliklerin tanınması ve aşağıda listelenen çeşitli alanlarda kullanılması için araştırmalar halen devam etmektedir.

• Sonsuz İletkenlik / Sıfır Elektrik Direnci
• Meissner Etkisi
• Geçiş Sıcaklığı / Kritik Sıcaklık
• Josephson Currents
• Kritik Akım
• Kalıcı Akımlar

Sonsuz İletkenlik / Sıfır Elektrik Direnci

Süperiletken durumda, süper iletken malzeme sıfır elektrik direncini gösterir. Malzeme geçiş sıcaklığının altına soğutulduğunda direnci aniden sıfıra düşecektir. Örneğin, Merkür 4k altında sıfır direnç gösterir.

Meissner Etkisi

Bir süper iletken kritik sıcaklık altında soğutulduğunda, manyetik alanın içinden geçmesine izin vermez. Süperiletkenlerdeki bu olay Meissner etkisi olarak bilinir.

Geçiş Sıcaklığı

Bu sıcaklık aynı zamanda kritik sıcaklık olarak da bilinir. Süper iletken bir malzemenin kritik sıcaklığı, iletken durumu normalden süper iletkene değiştirdiğinde.

Josephson Akımı

İki süperiletken, yalıtım malzemesinde ince film yardımı ile bölünürse, bakır çifti ile elektronları bulmak için düşük dirençli bir bağlantı noktası oluşturur. Birleşme yerinin bir yüzeyinden diğer yüzeye tünel açabilir. Dolayısıyla, bakır çiftlerinin akışı nedeniyle oluşan akım Josephson Akımı olarak bilinir.

Kritik Akım

Akım bir sürücü süperiletkenlik koşulu altında bir manyetik alan geliştirilebilir. Akım akışı belirli bir hızın ötesinde artarsa, manyetik alan geliştirilebilir, bu da normal durumuna geri döndüğü iletkenin kritik değerine eşdeğerdir. Akım değerinin akışı kritik akım olarak bilinir.

Kalıcı Akımlar

Bir süper iletken halka, kritik sıcaklığının üzerindeki bir manyetik alana yerleştirilirse, şu anda süper iletken halkayı kritik sıcaklığı altında soğutun. Bu alanı ortadan kaldırırsak, o zaman kendi kendine endüktansı nedeniyle akımın akışı halka içinde indüklenebilir. Lenz yasasına göre, indüklenen akım, halkadan akan akı içindeki değişime karşı çıkar. Halka süper iletken bir duruma yerleştirildiğinde, akımın akışını sürdürmek için akımın akışı indüklenecek, kalıcı akım olarak adlandırılır. Bu akım, akının sabit halka boyunca akmasını sağlamak için manyetik bir akı üretir.

Yarıiletken ve Süperiletken arasındaki fark

Yarı iletken ve süper iletken arasındaki fark aşağıda tartışılmaktadır.

Süper İletken Uygulamaları

Süperiletkenlerin uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Bunlar jeneratörlerde, partikül hızlandırıcılarda, ulaşımda, elektrik motorları bilgi işlem, tıbbi güç iletimi , vb.
• Süperiletkenler, çoğunlukla MRI tarayıcılarında güçlü elektromıknatıslar oluşturmak için kullanılır. Yani bunlar bölmek için kullanılır. Manyetik ve manyetik olmayan malzemeleri ayırmak için de kullanılabilirler
• Bu iletken, uzun mesafelerde güç iletmek için kullanılır
• Hafıza veya depolama elemanlarında kullanılır.

SSS

1). Süperiletkenler neden soğuk olmak zorunda?

Enerji değişimi malzemeyi daha sıcak hale getirecektir. Yani yarı iletkeni soğuk yaparak, elektronları yaklaşık olarak çarpmak için daha az miktarda enerji gerekir.

2). Altın bir süper iletken mi?

Oda sıcaklığında en iyi iletkenler altındır, bakır ve gümüş hiç süper iletkenliğe dönüşmez.

3). Oda sıcaklığında süperiletken mümkün mü?

Oda sıcaklığında bir süperiletken, süperiletkenlik 77 Fahrenheit civarındaki sıcaklıklarda

4). Süperiletkenlerde neden direnç yok?

Bir süper iletkende, elektrik direnci Atomların titreşimleri ve kusurları nedeniyle beklenmedik şekilde sıfıra düşer, elektronlar içinden geçerken malzeme içinde dirence neden olmalıdır.

5). Süperiletken neden mükemmel bir Diamagnet?

Süper iletken malzeme bir manyetik alan içinde tutulduğunda, manyetik akıyı gövdesinden dışarı iter. Kritik sıcaklık altında soğutulduğunda ideal diyamanyetizma gösterir.

Bu nedenle, bu tamamen süperiletkene genel bir bakışla ilgilidir. Bir süper iletken elektriği iletebilir, aksi takdirde elektronları bir atomdan diğerine direnç olmadan aktarabilir. İşte size bir soru, süperiletken örnekleri nelerdir?
.