ความสมบูรณ์และความหลากหลายของปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ในฟิสิกส์ของสสารควบแน่นยังคงสร้างความประหลาดใจและสับสน และไม่มีตระกูลของวัสดุใดที่แสดงให้เห็นสิ่งนี้ได้ดีไปกว่าถ้วยแก้ว สารประกอบเหล่านี้เป็นสารประกอบเซรามิกที่ธาตุต่างๆ เช่น แลนทานัมและสตรอนเทียม หรืออิตเทรียมและแบเรียมประกบอยู่ระหว่างชั้นของอะตอมของทองแดงและออกซิเจน ตัวอย่างเช่น
วัสดุ
เป็นฉนวน แต่เมื่ออะตอมของแลนทานัมบางส่วนถูกแทนที่ด้วยสตรอนเทียม มันจะสูญเสียความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าทั้งหมดและกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด โดยพื้นฐานแล้วนี่เป็นการพัฒนาโดย ในปี 1986 อุณหภูมิต่ำกว่าที่คัพเรต “เจือ” นี้จะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดจะแปรผันตามความเข้มข้นของสตรอนเชียม
และสูงถึง 38 K เมื่อส่วนประกอบของวัสดุเซรามิกคือ La 1.85ซีเนียร์0.15 CuO 4 . มีการค้นพบคัพเรตที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวดสูงถึง 130 เคลวิน และวัสดุในตระกูลคัพเรตยังคงเป็นที่สนใจทางทฤษฎีและการทดลองอย่างมาก ปัจจุบัน สถานีฐานหลายร้อยแห่งสำหรับโทรศัพท์มือถือติดตั้งตัว
กรองไมโครเวฟที่ทำจากตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (HTS) การใช้งานสายไฟและสายเคเบิล HTS ที่ใช้พลังงานสูง ได้แก่ ตัวจำกัดกระแส แม่เหล็กบังคับทิศทางด้วยลำแสงในตัวเร่งพลังงานสูง และระบบกักเก็บพลังงาน ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง เช่นเดียวกับตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิต่ำในโลหะ
เช่น ตะกั่วและไนโอเบียม เป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นผลมาจากอิเล็กตรอนที่ก่อตัวเป็นคูเปอร์คูเปอร์ ความท้าทายที่สำคัญคือการทำความเข้าใจกลไกที่รวมอิเล็กตรอนเข้าด้วยกัน ในตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำ การสั่นของโครงตาข่ายคริสตัล (เรียกว่าโฟนัน) ช่วยให้อิเล็กตรอนสามารถเอาชนะแรงผลักไฟฟ้าสถิต
ซึ่งกันและกันได้ ลักษณะพิเศษอื่นๆ ของตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำคือ คู่คูเปอร์มีโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรเป็นศูนย์ กล่าวคือ พวกมันแสดงความสมมาตรของคลื่น s ในตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงส่วนใหญ่ คู่คูเปอร์มีโมเมนตัมเชิงมุมที่ไม่เป็นศูนย์ และกล่าวกันว่าแสดงสมมาตรของคลื่น d นี่คือจุดเด่น
ของแรงผลัก
ช่วงสั้นระหว่างอิเล็กตรอน ตัวนำยิ่งยวดเชื่อมโยงอย่างชัดเจนกับการแทนที่แลนทานัมด้วยสตรอนเทียม กระบวนการนี้เรียกว่า “การเติม” และเกี่ยวข้องกับการแทนที่อะตอมด้วยอิเล็กตรอนที่มีอยู่สามตัวโดยอะตอมที่มีอิเล็กตรอนเพียงสองตัว สิ่งนี้ทำให้เกิด “รู” ในชั้นคอปเปอร์ออกไซด์:
สิ่งเหล่านี้คือตัวพาประจุที่ทำให้วัสดุนำไฟฟ้า และภายใต้สภาวะที่เหมาะสม จะทำให้เกิดตัวนำยิ่งยวด
ที่น่าประหลาดใจเนื่องจากความเป็นตัวนำยิ่งยวดในสารประกอบเหล่านี้คือ คุณสมบัติของวัสดุในสถานะโลหะ “ปกติ” นั้นยอดเยี่ยมยิ่งกว่าและต้องการแนวคิดทางกายภาพใหม่ ยิ่งไปกว่านั้น
กลไกที่อยู่เบื้องหลังความไม่เสถียรที่ทำให้คู่คูเปอร์ก่อตัวขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของสถานะปกติ ดังนั้นหากไม่เข้าใจคุณสมบัติเหล่านี้ ก็จะไม่สามารถเข้าใจความเป็นตัวนำยิ่งยวดได้
หลายขั้นตอนของถ้วย แผนภาพเฟสทั่วไป แสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างหลากหลาย
ที่อุณหภูมิและระดับของสารกระตุ้นที่แตกต่างกัน (รูปที่ 1) สารประกอบทั้งหมดที่ตรวจสอบจนถึงตอนนี้แสดงการเปลี่ยนแปลงลักษณะเฉพาะในคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์และการขนส่งเกือบทั้งหมดเนื่องจากอุณหภูมิ, T หรือจำนวนรูต่อหน่วยเซลล์ของ CuO 2 นั้นแตกต่างกันไป จำนวนรู
ต่อ CuO 2หน่วยxเป็นพารามิเตอร์ที่สะดวกซึ่งสามารถใช้เปรียบเทียบถ้วยที่ต่างกันได้ คุณสมบัติทางกายภาพของคัพเรตเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันที่การเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวด (และที่การเปลี่ยนผ่านที่ต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย – ดูด้านล่าง) อย่างไรก็ตาม ในบริเวณอื่นๆ
ของเฟสไดอะแกรม คุณสมบัติจะค่อยๆ เปลี่ยนไป และมีบริเวณ “ข้าม” แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนเฟสที่กำหนดไว้อย่างดี การทำความเข้าใจแผนภาพเฟสในรูปที่ 1 นั้นเทียบเท่ากับการทำความเข้าใจกับคัพเรตและพฤติกรรมที่ทำให้งงทั้งหมด รวมถึงตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง
นักฟิสิกส์
ของสสารควบแน่นมีความสนใจในคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ แม่เหล็ก และการขนส่งของวัสดุเหล่านี้ ความท้าทายคือการพัฒนาทฤษฎีกล้องจุลทรรศน์ที่จะทำนายคุณสมบัติเหล่านี้ทั้งหมด ในที่นี้เราจะมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติหลักบางประการ รวมถึงความจุความร้อนจำเพาะ
และความไวต่อสนามแม่เหล็ก ซึ่งควบคุมโดยการกระตุ้นขององศาอิสระแม่เหล็ก บริเวณที่ต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นบริเวณที่เข้าใจได้ดีที่สุดในแผนภาพเฟส ที่การเจือสารเป็นศูนย์ คัพเรตจะเป็นฉนวนทั้งหมด และต่ำกว่าสองสามร้อยเคลวิน พวกมันยังเป็นสารต้านแม่เหล็กอีกด้วย
(กล่าวคือ อิเล็กตรอนหมุนบนไอออนทองแดงที่อยู่ใกล้เคียงโดยชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม) อย่างไรก็ตาม เมื่อยาสลบเพิ่มขึ้นเกินค่าวิกฤต (ประมาณ 5% แม้ว่าค่านี้จะแตกต่างกันไปในแต่ละสารประกอบ) สถานะต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะหายไปและเราจะเข้าสู่สิ่งที่เรียกว่า หรือบริเวณที่มีการเจือน้อย
มันถูกเรียกว่า เนื่องจากระดับน้อยกว่าระดับที่ทำให้อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวดสูงสุด พฤติกรรมที่น่าสนใจที่สุดบางส่วนที่สังเกตได้ในถ้วยแก้วนั้นพบได้ในภูมิภาคนี้ และเราจะกลับมาที่ส่วนนี้พร้อมกับคำอธิบายว่าจุกหลอกคืออะไรในภายหลัง ภูมิภาค ของแผนภาพเฟสก็เป็นที่เข้าใจเช่นกัน
หนึ่งในแนวคิดหลักในฟิสิกส์ของสสารควบแน่นที่เลฟ แลนเดานำเสนอคือ ในของเหลว คุณสมบัติของอิเล็กตรอนเดี่ยวจะเปลี่ยนไปหรือ “ทำให้เป็นปกติ” โดยปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนตัวอื่นเพื่อสร้าง คุณสมบัติของวัสดุนั้นสามารถเข้าใจได้ในแง่ของปฏิกิริยาตกค้างที่อ่อนแอระหว่างอนุภาคควอซิพัทเทอร์
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
