CHẤT DẪN ĐIỆN CHẤT SIÊU DẪN Giảng viên: Nguyễn Đăng Nhật Năm học: 2011-2012 1.Chất siêu dẫn 1.Chất siêu dẫn 1.1 khái niệm 1.2 Lịch sử 1.3 ứng dụng 1.1 Khái niệm 1.1 Khái niệm Siêu dẫn là hiệu ứng vật lý xảy ra đối với một số vật liệu ở nhiệt độ đủ thấp và từ trường đủ nhỏ, đặc trưng bởi điện trở bằng 0 dẫn đến sự suy giảm nội từ trường (hiệu ứng Meissner). Siêu dẫn là một hiện tượng lượng tử. Trạng thái vật chất này không nên nhầm với mô hình lý tưởng dẫn điện hoàn hảo trong vật lý cổ điển, ví dụ từ thủy động lực học a. a. Siêu dẫn nhiệt độ cao Siêu dẫn nhiệt độ cao Siêu dẫn nhiệt độ cao, trong vật lý học, nói đến hiện tượng siêu dẫn có nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn từ vài chục Kelvin trở lên. Các hiện tượng này được khám phá từ thập kỷ 1980 và không thể giải thích được bằng lý thuyết BCS vốn thành công với các chất siêu dẫn cổ điển được tìm thấy trước đó. Siêu dẫn ở nhiệt độ cao Siêu dẫn ở nhiệt độ cao b. b. Hiệu ứng Meissner Hiệu ứng Meissner Một nam châm được nâng trên mặt một vật liệu siêu dẫn nhúng trong nitơ lỏng lạnh tới −200°C, thể hiện hiệu ứng Meissner • Hiệu ứng Meissner hay hiệu ứng Meissner-Ochsenfeld là hiệu ứng từ thông bị đẩy ra hoàn toàn khỏi bên trong của vật siêu dẫn. Hiện tượng này là hiện tượng nghịch từ hoàn hảo. Từ thông sinh ra bởi vật siêu dẫn bù trừ hoàn toàn từ thông ở môi trường ngoài. Do đó, từ thông bên trong vật siêu dẫn bằng 0. Hiện tượng này được khám phá bởi Walther Meissner và Robert Ochsenfeld vào năm 1933. c. c. Lý thuyết BCS Lý thuyết BCS • Lý thuyết BCS là mô hình lý thuyết vi mô được ba nhà vật lý John Bardeen, Leon Cooper và Robert Schrieffer đưa ra vào năm 1957 để giải thích hiện tượng siêu dẫn. Lý thuyết này giải thích rất thành công những tính chất vi mô của hệ siêu dẫn và nhiệt động lực học của hệ. Lý thuyết này cũng rất tương thích với một mô hình định tính khác là "lý thuyết Ginzburg-Landau". [...]... trong các hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao kiểu “cuprates” Hình 2 Sự thay đổi của điện trở suất và độ cảm từ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu Tính chất chuyển pha xảy ra ở 26 K (J Am Chem Soc 130 3296) SILICON siêu dẫn ở nhiệt độ phòng • • • • Các nhà khoa học Đức và Canada tuyên bố vượt qua siêu thử thách của ngành điện tử, đó là tạo ra chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng mà chỉ dùng các hợp chất thông... cứu về siêu dẫn cũng đã được các nhà khoa học của Trường đại học Tổng hợp Hà Nội trước đây, nay là Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện trong khoảng gần hai chục năm qua Các nhà khoa học Việt Nam làm lạnh bằng Nitơ lỏng và đã tạo ra được một số vật liệu siêu dẫn thuộc loại rẻ tiền Sự khác biệt giữa vật siêu dẫn và vật dẫn điện hoàn hảo la’? • Từ trường bên trong vật dẫn điện hoàn hảo và vật siêu dẫn dưới... trên gọi là hiện tượng siêu dẫn, và Tc là nhiệt độ tới hạn Đến tháng 1 năm 1986 tại Zurich, hai nhà khoa học Alex Muller và Georg Bednorz tình cờ phát hiện ra một chất gốm mà các yếu tố cấu thành là: Lantan, Đồng, Bari, Oxit kim loại Chất gốm này trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ 35 độ K Một thời gian ngắn sau, các nhà khoa học Mỹ lại phát hiện ra những chất gốm tạo thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ tới 98 độ... trường các điện tử này tham gia vào dòng điện dẫn Chính vì vậy vật dẫn có tính dẫn điện tốt 2.1.2 Phân loại: • Vật liệu dẫn điện có thể là những vật rắn, lỏng và trong những điều kiện nhất định có thể khí • - Vật liệu ở thể rắn là các kim loại và hợp kim Vật dẫn kim loại chia làm 2 loại là loại có điện dẫn cao và loại có điện trở cao Kim loại có điện dẫn cao dùng làm dây dẫn, cáp điện, dây quấn máy điện,... ra vật liệu siêu dẫn rất đắc và tốn kém.Đây là một trong những nguyên nhân mà vật liêu siêu dẫn còn rất ít sử dụng trong thực tế 2.CHẤT DẪN ĐIỆN: 2.1 Khái niệm: 2.1.1 Định nghĩa: 2.1.2 Phân loại: 2.1.3 Đặt tính của vật liệu dẫn điện: 2.2 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng: 2.1 Khái niệm 2.1.1 Định nghĩa: Là chất có vùng tự do nằm sát với vùng đầy thậm chí có thể chồng lên vùng đầy Vật dẫn điện có... chính xác hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao tại sao dường như chỉ xảy ra ở nhóm đặc biệt các hợp chất hầu như chỉ dựa trên đồng (Cu) và xảy ra như thế nào Và mới đây, các nhà khoa học ở Nhật Bản đã khám phá ra một loại chất siêu dẫn nhiệt độ cao hoàn toàn mới dựa trên sắt (Fe) cho phép các nhà vật lý tìm hiểu dễ dàng hơn và làm sáng tỏ những điểm quan trọng về hiện tượng đầy bí ẩn Siêu dẫn là sự biến mất... tạo ra được vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng Source: Wikipedia Đầu năm nay, TTCN đã tóm tắt về sự tiến triển trong việc tìm kiếm vật liệu siêu dẫn Có lẽ bước tiến quan trọng nhất trong lĩnh vực này đã được một nhóm các nhà khoa học của Canana và Đức thực hiện thành công và đã được công bố mới đây Nhóm này đã phát triển được một hợp chất siêu dẫn ở nhiệt độ thường bao gồm silicon và Hydro mà không cần... tượng siêu dẫn ở nhiệt độ thường là áp suất, yếu tố mà trước đây được coi là rào cản không thể vượt qua trong ngành điện tử Một số hợp chất, nếu được nén ở áp suất lớn sẽ có những đặc tính đặc biệt, trong đó có siêu dẫn Tại sao vật liệu siêu dẫn không đươc sử dụng rộng rải? 1.Để tạo ra vật liệu siêu dân phải đưa điện trở về 0 Mà điều này khó có thể làm được 2 Việc nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn. .. phương pháp trường trung bình ta có thể giải được mô hình và thu được những kết quả định lượng • John Bardeen, Leon Cooper và Robert Schrieffer đã nhận giải thưởng Nobel về vật lý năm 1972 nhờ công trình này Tuy nhiên lý thuyết BCS chỉ áp dụng đúng cho các chất siêu dẫn cổ điển có nhiệt độ của trạng thái siêu dẫn rất thấp Sau phát minh về các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, cho đến nay chưa có lý thuyết hoàn... siêu dẫn dưới tác động của môi trường ngoài ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ thấp (nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ Curi) Từ trường bị đẩy ra khỏi vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp không phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng Trạng thái của vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp là trạng thái không thuận nghịch 3.Ứng dụng hiện tượng siêu dẫn • • • • • Chuyển tải điện năng Đoàn tầu chạy trên đệm . CHẤT DẪN ĐIỆN CHẤT SIÊU DẪN Giảng viên: Nguyễn Đăng Nhật Năm học: 2011-2012 1 .Chất siêu dẫn 1 .Chất siêu dẫn 1.1 khái niệm 1.2 Lịch sử 1.3 ứng dụng 1.1 Khái niệm 1.1 Khái niệm Siêu dẫn là. bằng Nitơ lỏng và đã tạo ra được một số vật liệu siêu dẫn thuộc loại rẻ tiền Sự khác biệt giữa vật siêu dẫn và Sự khác biệt giữa vật siêu dẫn và vật dẫn điện hoàn hảo la’? vật dẫn điện hoàn. tưởng dẫn điện hoàn hảo trong vật lý cổ điển, ví dụ từ thủy động lực học a. a. Siêu dẫn nhiệt độ cao Siêu dẫn nhiệt độ cao Siêu dẫn nhiệt độ cao, trong vật lý học, nói đến hiện tượng siêu dẫn