تحقیق و بررسی در مورد آشنایی با ابررسانه 21 ص

اختصاصی از نیک فایل تحقیق و بررسی در مورد آشنایی با ابررسانه 21 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 23

فصل اول

آشنایی با ابررسانه

1-1 مقدمه

در سال 1911، کامرلینگ اونس هنگام کار کردن در آزمایشگاه دمای پایین خود کشف کرد که در دمای چند درجه بالای صفر مطلق، k 2/4، جریان الکتریسیته می تواند بدون هیچ اتلاف اختلاف پتانسیل در فلز جیوه جریان پیدا کند. او این واقعه منحصر به فرد را ابررسانایی نامید. کامرینگ در سخنرانی نوبل سال 1913 گزارش داد که حالت ابررسانایی می تواند به وسیله اعمال میدان مغناطیسی به اندازه کافی بزرگ از بین رود.

در حالی که یک جریان القاء شده در یک حلقه بسته ابررسانا به مدت زمان فوق العاده زیادی باقی می ماند و از بین نمی رود. او این رخداد را به طور عملی با آغاز یک جریان ابررسانی در یک سیم پیچ در آزمایشگاه لیدن و سپس حمل سیم پیچ همراه با سرد کننده‌ای که آن را سرد نگه می‌داشت، به دانشگاه کمنویج به عموم نشان داد. بعد از کشف، ابررسانایی در بیش از یک هزار فلز، آلیاژ، ترکیبات و حتی شبه رساناها یافت شد. [1]، اما هیچ نظریه ای برای توضیح ابررسانایی در طول 46 سال بعد از کشف ارائه نگردید. اولین دلیل آن می تواند این باشد که جامعه فیزیک تا حدود 20 سال مبانی علمی لازم برای ارائه راه حل برای این مساله را نداشت: تئوری کوانتم فلزات معمولی. دوم این که تا سال 1933، هیچ آزمایش اساسی در این زمینه انجام نشد.

در این سال مایسنو و اوشنفلو گفتند که یک ابررسانا نه تنها در برابر عبور جریان مقاومت صفر دارد،بلکه به‌طور هم‌زمان‌ خاصیت دیامغناطیس‌نیز از خود نشان می‌دهد.در سال1934، گورتر و کایسیمیر مدل دو مشاوره‌ای را ارائه دادند.

طبق این مدل ابررسانا از دو نوع الکترون آزاد تشکیل شده:1- ابرالکترون (n2) 2- الکترون‌های معمولی(nn)با افزایش دما از صفر تا Tc چگالی الکترون‌های ابررسانشی کاهش و به چگالی الکترون‌های معمولی اضافه می شود و در دمای انتقال تمام الکترون ها به صورت الکترون های معمولی در می آیند.

سوم اینکه، وقتی مبانی علمی لازم بدست آمد، به زودی واضح شد که انرژی مشخصه وابسته به تشکیل ابررسانایی بسیار کوچک می باشد، حدود یک میلیونیم انرژی الکترونی مشخصه حالت عادی، بنابراین نظریه پردازان توجه شان را به توسعه یک تفسیر رویدادی از جریان ابررسانایی جلب کردند. این مسیر را لاندئو رهبری می کرد. کسی که در سال 1953 به همراه گینزبرگ یک تئوری پدیده شناختی را مطرح کردند و یک سری معادلات را فرمول بندی کردند، اما هرگز نتوانستند علت رخ دادن این پدیده را توضیح دهند.[2]

یک کلید راهنما در سال 1950 میلادی بدست آمد، وقتی که محققان در دانشگاه روتگزر کشف کردند که دمای انتقال به حالت ابررسانایی سرب با عکس M ارتباط دارد. M.M جرم ایزوتوپ سرب است. از آنجا که انرژی الرزشی شبکه همان بستگی را با M دارد، کوانتای پایه آنها، فونون ها، باید نقشی در ظهور حالت ابررسانایی داشته باشند. سرانجام در سال 1957، سه فیزیک دان به نام‌های باردین، کوپر و شیرفر نظریه میکروسکوپی خود را ارائه کردند که بعدا به نام تئوری BCS شناخته شد.

در سال 1965 نقش فونونها در دمای گذار ابررسانایی در اثر ایزوتوپ تاییدی بر نظریه BCS بود. همچنین کوانتش شار و جریان تونلی شاهدان دیگری بر باور این نظریه بودند.

سومین رخداد مهم در تاریخ ابررسانایی در سال 1986 اتفاق افتاد. تا این سال دانشمندان تلاش زیادی را مصروف کشف ابررسانا با دمای انتقال بالاتر کردند. ولی تنها ثمره این تلاش‌ها ماده با k23بود که در سال1973کشف شد. تا اینکه در سال1986، بدنور و مولر در حال کار کردن از آزمایشگاه IBM نزدیک شهر زوریخ سوئیس، مقاله ای با عنوان« امکان در رسانای دمای بالا در سیستم "Ba-La-Cu-O" منتشر کردند.[؟ ]

این کشف باعث ایجاد زمینه ای جدید در علم فیزیک شد: مطالعه ابررساناهای دمای بالا در سال 1987 این دو دانشمند با فرض اینکه مواد با اثر جان تلر مشخص نیز می توانند ابررساناهایی با دمای گذار بالا تولید کنند، اکسید نیکلی را بررسی کردند، که ابررسانایی را نشان نداد سپس آنها اکسیدهای مس را مورد بررسی قرار دادند، واقع در هشت وجهی متشکل از اتمهای اکسیژن، اثر جان تلر بزرگی از خود نشان می داد. آنها نمونه هایی از مس- لانتانیوم- باریم در اختیار داشتند که بر خلاف پیشگویی نظریه BCS اولیه، دماهای گذار بالاتر از K 35 را نشان می دادند. طی مدت زمان کوتاهی Y-Ba-Cu-O (YBCO یا 123Y) با دمای گذار بالای K 80 ساخته شد.[2و4]

از آنجایی که کار با نیتروژن مایع راحت تر و کم هزینه تر از کار با هلیم مایع می باشد، کشف این ابررساناها تحول بزرگی در زمینه تحقیقاتی بوجود آورد، مطالعه ابرساناهای دمای بالا چنان گسترش یافته است که محققان بسیاری به دنبال نظریه میکروسکوپی برای توجیه خواص غیر عادی این مواد هستند.

در سال 1988 دو دسته ترکیبات جدید ابررسانایی کشف شدند این ترکیبات عبارت بودند از Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO) وTi-Ba-Ca-Cu-O(TBCCO) که مانند123Y شامل دسته صفحات بودند. به دنبال آن در سال 1993 ترکیبات اکسید جیوه یافت شدند که دمای گذار آنها برای فازهای مختلف بین 94 تا 165 کلوین است. دمای گذار در فشار اتمسفر، K 135 است که در فشار بالاتر به بالای K 60 اهم می رسد[5 و2].

ابررساناهای دمای بالا همه در چند خصوصیات اصلی مشترک اند: ناهمسانگردند، ساختار بلوری لایه لایه دارند

تحقیق و بررسی در مورد آشنایی با ابررسانه 21 ص

اختصاصی از نیک فایل تحقیق و بررسی در مورد آشنایی با ابررسانه 21 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 23

فصل اول

آشنایی با ابررسانه

1-1 مقدمه

در سال 1911، کامرلینگ اونس هنگام کار کردن در آزمایشگاه دمای پایین خود کشف کرد که در دمای چند درجه بالای صفر مطلق، k 2/4، جریان الکتریسیته می تواند بدون هیچ اتلاف اختلاف پتانسیل در فلز جیوه جریان پیدا کند. او این واقعه منحصر به فرد را ابررسانایی نامید. کامرینگ در سخنرانی نوبل سال 1913 گزارش داد که حالت ابررسانایی می تواند به وسیله اعمال میدان مغناطیسی به اندازه کافی بزرگ از بین رود.

در حالی که یک جریان القاء شده در یک حلقه بسته ابررسانا به مدت زمان فوق العاده زیادی باقی می ماند و از بین نمی رود. او این رخداد را به طور عملی با آغاز یک جریان ابررسانی در یک سیم پیچ در آزمایشگاه لیدن و سپس حمل سیم پیچ همراه با سرد کننده‌ای که آن را سرد نگه می‌داشت، به دانشگاه کمنویج به عموم نشان داد. بعد از کشف، ابررسانایی در بیش از یک هزار فلز، آلیاژ، ترکیبات و حتی شبه رساناها یافت شد. [1]، اما هیچ نظریه ای برای توضیح ابررسانایی در طول 46 سال بعد از کشف ارائه نگردید. اولین دلیل آن می تواند این باشد که جامعه فیزیک تا حدود 20 سال مبانی علمی لازم برای ارائه راه حل برای این مساله را نداشت: تئوری کوانتم فلزات معمولی. دوم این که تا سال 1933، هیچ آزمایش اساسی در این زمینه انجام نشد.

در این سال مایسنو و اوشنفلو گفتند که یک ابررسانا نه تنها در برابر عبور جریان مقاومت صفر دارد،بلکه به‌طور هم‌زمان‌ خاصیت دیامغناطیس‌نیز از خود نشان می‌دهد.در سال1934، گورتر و کایسیمیر مدل دو مشاوره‌ای را ارائه دادند.

طبق این مدل ابررسانا از دو نوع الکترون آزاد تشکیل شده:1- ابرالکترون (n2) 2- الکترون‌های معمولی(nn)با افزایش دما از صفر تا Tc چگالی الکترون‌های ابررسانشی کاهش و به چگالی الکترون‌های معمولی اضافه می شود و در دمای انتقال تمام الکترون ها به صورت الکترون های معمولی در می آیند.

سوم اینکه، وقتی مبانی علمی لازم بدست آمد، به زودی واضح شد که انرژی مشخصه وابسته به تشکیل ابررسانایی بسیار کوچک می باشد، حدود یک میلیونیم انرژی الکترونی مشخصه حالت عادی، بنابراین نظریه پردازان توجه شان را به توسعه یک تفسیر رویدادی از جریان ابررسانایی جلب کردند. این مسیر را لاندئو رهبری می کرد. کسی که در سال 1953 به همراه گینزبرگ یک تئوری پدیده شناختی را مطرح کردند و یک سری معادلات را فرمول بندی کردند، اما هرگز نتوانستند علت رخ دادن این پدیده را توضیح دهند.[2]

یک کلید راهنما در سال 1950 میلادی بدست آمد، وقتی که محققان در دانشگاه روتگزر کشف کردند که دمای انتقال به حالت ابررسانایی سرب با عکس M ارتباط دارد. M.M جرم ایزوتوپ سرب است. از آنجا که انرژی الرزشی شبکه همان بستگی را با M دارد، کوانتای پایه آنها، فونون ها، باید نقشی در ظهور حالت ابررسانایی داشته باشند. سرانجام در سال 1957، سه فیزیک دان به نام‌های باردین، کوپر و شیرفر نظریه میکروسکوپی خود را ارائه کردند که بعدا به نام تئوری BCS شناخته شد.

در سال 1965 نقش فونونها در دمای گذار ابررسانایی در اثر ایزوتوپ تاییدی بر نظریه BCS بود. همچنین کوانتش شار و جریان تونلی شاهدان دیگری بر باور این نظریه بودند.

سومین رخداد مهم در تاریخ ابررسانایی در سال 1986 اتفاق افتاد. تا این سال دانشمندان تلاش زیادی را مصروف کشف ابررسانا با دمای انتقال بالاتر کردند. ولی تنها ثمره این تلاش‌ها ماده با k23بود که در سال1973کشف شد. تا اینکه در سال1986، بدنور و مولر در حال کار کردن از آزمایشگاه IBM نزدیک شهر زوریخ سوئیس، مقاله ای با عنوان« امکان در رسانای دمای بالا در سیستم "Ba-La-Cu-O" منتشر کردند.[؟ ]

این کشف باعث ایجاد زمینه ای جدید در علم فیزیک شد: مطالعه ابررساناهای دمای بالا در سال 1987 این دو دانشمند با فرض اینکه مواد با اثر جان تلر مشخص نیز می توانند ابررساناهایی با دمای گذار بالا تولید کنند، اکسید نیکلی را بررسی کردند، که ابررسانایی را نشان نداد سپس آنها اکسیدهای مس را مورد بررسی قرار دادند، واقع در هشت وجهی متشکل از اتمهای اکسیژن، اثر جان تلر بزرگی از خود نشان می داد. آنها نمونه هایی از مس- لانتانیوم- باریم در اختیار داشتند که بر خلاف پیشگویی نظریه BCS اولیه، دماهای گذار بالاتر از K 35 را نشان می دادند. طی مدت زمان کوتاهی Y-Ba-Cu-O (YBCO یا 123Y) با دمای گذار بالای K 80 ساخته شد.[2و4]

از آنجایی که کار با نیتروژن مایع راحت تر و کم هزینه تر از کار با هلیم مایع می باشد، کشف این ابررساناها تحول بزرگی در زمینه تحقیقاتی بوجود آورد، مطالعه ابرساناهای دمای بالا چنان گسترش یافته است که محققان بسیاری به دنبال نظریه میکروسکوپی برای توجیه خواص غیر عادی این مواد هستند.

در سال 1988 دو دسته ترکیبات جدید ابررسانایی کشف شدند این ترکیبات عبارت بودند از Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO) وTi-Ba-Ca-Cu-O(TBCCO) که مانند123Y شامل دسته صفحات بودند. به دنبال آن در سال 1993 ترکیبات اکسید جیوه یافت شدند که دمای گذار آنها برای فازهای مختلف بین 94 تا 165 کلوین است. دمای گذار در فشار اتمسفر، K 135 است که در فشار بالاتر به بالای K 60 اهم می رسد[5 و2].

ابررساناهای دمای بالا همه در چند خصوصیات اصلی مشترک اند: ناهمسانگردند، ساختار بلوری لایه لایه دارند

تحقیق در مورد ابررسانه

اختصاصی از نیک فایل تحقیق در مورد ابررسانه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه23

1-1 مقدمه

در سال 1911، کامرلینگ اونس[1] هنگام کار کردن در آزمایشگاه دمای پایین خود کشف کرد که در دمای چند درجه بالای صفر مطلق، k 2/4، جریان الکتریسیته می تواند بدون هیچ اتلاف اختلاف پتانسیل در فلز جیوه جریان پیدا کند. او این واقعه منحصر به فرد را ابررسانایی[2] نامید. کامرینگ در سخنرانی نوبل سال 1913 گزارش داد که حالت ابررسانایی می تواند به وسیله اعمال میدان مغناطیسی به اندازه کافی بزرگ از بین رود.

در حالی که یک جریان القاء شده در یک حلقه بسته ابررسانا به مدت زمان فوق العاده زیادی باقی می ماند و از بین نمی رود. او این رخداد را به طور عملی با آغاز یک جریان ابررسانی در یک سیم پیچ در آزمایشگاه لیدن و سپس حمل سیم پیچ همراه با سرد کننده‌ای که آن را سرد نگه می‌داشت، به دانشگاه کمنویج به عموم نشان داد. بعد از کشف، ابررسانایی در بیش از یک هزار فلز، آلیاژ، ترکیبات و حتی شبه رساناها یافت شد. [1]، اما هیچ نظریه ای برای توضیح ابررسانایی در طول 46 سال بعد از کشف ارائه نگردید. اولین دلیل آن می تواند این باشد که جامعه فیزیک تا حدود 20 سال مبانی علمی لازم برای ارائه راه حل برای این مساله را نداشت: تئوری کوانتم فلزات معمولی. دوم این که تا سال 1933، هیچ آزمایش اساسی در این زمینه انجام نشد.

در این سال مایسنو و اوشنفلو گفتند که یک ابررسانا نه تنها در برابر عبور جریان مقاومت صفر دارد،بلکه به‌طور هم‌زمان‌ خاصیت دیامغناطیس‌نیز از خود نشان می‌دهد.در سال1934، گورتر و کایسیمیر[3] مدل دو مشاوره‌ای را ارائه دادند.

طبق این مدل ابررسانا از دو نوع الکترون آزاد تشکیل شده:1- ابرالکترون (n2) 2- الکترون‌های معمولی(nn)با افزایش دما از صفر تا Tc چگالی الکترون‌های ابررسانشی کاهش و به چگالی الکترون‌های معمولی اضافه می شود و در دمای انتقال تمام الکترون ها به صورت الکترون های معمولی در می آیند.

سوم اینکه، وقتی مبانی علمی لازم بدست آمد، به زودی واضح شد که انرژی مشخصه وابسته به تشکیل ابررسانایی بسیار کوچک می باشد، حدود یک میلیونیم انرژی الکترونی مشخصه حالت عادی، بنابراین نظریه پردازان توجه شان را به توسعه یک تفسیر رویدادی از جریان ابررسانایی جلب کردند. این مسیر را لاندئو[4] رهبری می کرد. کسی که در سال 1953 به همراه گینزبرگ[5] یک تئوری پدیده شناختی را مطرح کردند و یک سری معادلات را فرمول بندی کردند، اما هرگز نتوانستند علت رخ دادن این پدیده را توضیح دهند.[2]

یک کلید راهنما در سال 1950 میلادی بدست آمد، وقتی که محققان در دانشگاه روتگزر کشف کردند که دمای انتقال به حالت ابررسانایی سرب با عکس M ارتباط دارد. M.M جرم ایزوتوپ سرب است. از آنجا که انرژی الرزشی شبکه همان بستگی را با M  دارد، کوانتای پایه آنها، فونون ها، باید نقشی در ظهور حالت ابررسانایی داشته باشند. سرانجام در سال 1957، سه فیزیک دان به نام‌های باردین، کوپر و شیرفر[6] نظریه میکروسکوپی خود را ارائه کردند که بعدا به نام تئوری BCS شناخته شد.

در سال 1965 نقش فونونها در دمای گذار ابررسانایی در اثر ایزوتوپ تاییدی بر نظریه BCS بود. همچنین کوانتش شار و جریان تونلی شاهدان دیگری بر باور این نظریه بودند.

سومین رخداد مهم در تاریخ ابررسانایی در سال 1986 اتفاق افتاد. تا این سال دانشمندان تلاش زیادی را مصروف کشف ابررسانا با دمای انتقال بالاتر کردند. ولی تنها ثمره این تلاش‌ها ماده  با k23بود که در سال1973کشف شد. تا اینکه در سال1986، بدنور و مولر[7] در حال کار کردن از آزمایشگاه IBM نزدیک شهر زوریخ سوئیس، مقاله ای با عنوان« امکان در رسانای دمای بالا در سیستم "Ba-La-Cu-O" منتشر کردند.[؟ ]

این کشف باعث ایجاد زمینه ای جدید در علم فیزیک شد: مطالعه ابررساناهای دمای بالا در سال 1987 این دو دانشمند با فرض اینکه مواد با اثر جان تلر[8] مشخص نیز می توانند ابررساناهایی با دمای گذار بالا تولید کنند، اکسید نیکلی را بررسی کردند، که ابررسانایی را نشان نداد سپس آنها اکسیدهای مس را مورد بررسی قرار دادند، واقع در هشت وجهی متشکل از اتمهای اکسیژن، اثر جان تلر بزرگی از خود نشان می داد. آنها نمونه هایی از مس- لانتانیوم- باریم در اختیار داشتند که بر خلاف پیشگویی نظریه BCS اولیه، دماهای گذار بالاتر از K 35 را نشان می دادند. طی مدت زمان کوتاهی
 Y-Ba-Cu-O (YBCO یا 123Y) با دمای گذار بالای K 80 ساخته شد.[2و4]

از آنجایی که کار با نیتروژن مایع راحت تر و کم هزینه تر از کار با هلیم مایع می باشد، کشف این ابررساناها تحول بزرگی در زمینه تحقیقاتی بوجود آورد، مطالعه ابرساناهای دمای بالا چنان گسترش یافته است که محققان بسیاری به دنبال نظریه میکروسکوپی برای توجیه خواص غیر عادی این مواد هستند.

در سال 1988 دو دسته ترکیبات جدید ابررسانایی کشف شدند این ترکیبات عبارت بودند از Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO) وTi-Ba-Ca-Cu-O(TBCCO) که مانند123Y شامل دسته صفحات بودند. به دنبال آن در سال 1993 ترکیبات اکسید جیوه یافت شدند که دمای گذار آنها برای فازهای مختلف بین 94 تا 165 کلوین است. دمای گذار در فشار اتمسفر، K 135 است که در فشار بالاتر به بالای K 60 اهم می رسد[5 و2].

ابررساناهای دمای بالا همه در چند خصوصیات اصلی مشترک اند: ناهمسانگردند، ساختار بلوری لایه لایه دارند

[1]  H. Komerling - Onnes

[2] Superconductivity

[3]  Gorter & Kasimier

[4]  Landau

[5]  Ginzburg

[6]  Bardin & Cooper & Schrieffer

[7]  Bednorz & Muller

[8] Jan Teller : اثر جان- تلر در آن یک مولکول یا یک مجموعه مولکولی با یک حالت الکترونی تبهگن می تواند از نظر ساختاری واپیچیده شود و به حالتی با درجه تقارن پایین تر برود و تبهگنی را از بین ببرد. این مطلب اولین بار در سال 1983 در مطالعات ترکیبات بین فلزی با باند باریک در یک مدل زنجیره خطی پیشنهاد شده بود. مجموعه های شامل یونهای میانی فلزات واسط با ظرفیتهای خاص، این اثر را نشان می دهند.

بدنورز و مولر با توجه به اطلاعاتی که از یونهای جان – تلر منزوی در عایقهای پرووسکیت وجود داشت، فرض کردند که این مدل را می توان در مورد اکسیدها نیز به کاربرد، مشروط بر اسنکه بتوان آنها را به رسانا تبدیل کرد. اکسیدهای شامل یونهای فلز واسط با اوربیتال های به طور پاره ای جزئی مانند یا اثر قوی جان – تلر را به نمایش می گذارند[1].

دانلود مقاله آشنایی با ابررسانه

اختصاصی از نیک فایل دانلود مقاله آشنایی با ابررسانه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

1-1 مقدمه
در سال 1911، کامرلینگ اونس هنگام کار کردن در آزمایشگاه دمای پایین خود کشف کرد که در دمای چند درجه بالای صفر مطلق، k 2/4، جریان الکتریسیته می تواند بدون هیچ اتلاف اختلاف پتانسیل در فلز جیوه جریان پیدا کند. او این واقعه منحصر به فرد را ابررسانایی نامید. کامرینگ در سخنرانی نوبل سال 1913 گزارش داد که حالت ابررسانایی می تواند به وسیله اعمال میدان مغناطیسی به اندازه کافی بزرگ از بین رود.
در حالی که یک جریان القاء شده در یک حلقه بسته ابررسانا به مدت زمان فوق العاده زیادی باقی می ماند و از بین نمی رود. او این رخداد را به طور عملی با آغاز یک جریان ابررسانی در یک سیم پیچ در آزمایشگاه لیدن و سپس حمل سیم پیچ همراه با سرد کننده‌ای که آن را سرد نگه می‌داشت، به دانشگاه کمنویج به عموم نشان داد. بعد از کشف، ابررسانایی در بیش از یک هزار فلز، آلیاژ، ترکیبات و حتی شبه رساناها یافت شد. [1]، اما هیچ نظریه ای برای توضیح ابررسانایی در طول 46 سال بعد از کشف ارائه نگردید. اولین دلیل آن می تواند این باشد که جامعه فیزیک تا حدود 20 سال مبانی علمی لازم برای ارائه راه حل برای این مساله را نداشت: تئوری کوانتم فلزات معمولی. دوم این که تا سال 1933، هیچ آزمایش اساسی در این زمینه انجام نشد.
در این سال مایسنو و اوشنفلو گفتند که یک ابررسانا نه تنها در برابر عبور جریان مقاومت صفر دارد،بلکه به‌طور هم‌زمان‌ خاصیت دیامغناطیس‌نیز از خود نشان می‌دهد.در سال1934، گورتر و کایسیمیر مدل دو مشاوره‌ای را ارائه دادند.
طبق این مدل ابررسانا از دو نوع الکترون آزاد تشکیل شده:1- ابرالکترون (n2) 2- الکترون‌های معمولی(nn)با افزایش دما از صفر تا Tc چگالی الکترون‌های ابررسانشی کاهش و به چگالی الکترون‌های معمولی اضافه می شود و در دمای انتقال تمام الکترون ها به صورت الکترون های معمولی در می آیند.
سوم اینکه، وقتی مبانی علمی لازم بدست آمد، به زودی واضح شد که انرژی مشخصه وابسته به تشکیل ابررسانایی بسیار کوچک می باشد، حدود یک میلیونیم انرژی الکترونی مشخصه حالت عادی، بنابراین نظریه پردازان توجه شان را به توسعه یک تفسیر رویدادی از جریان ابررسانایی جلب کردند. این مسیر را لاندئو رهبری می کرد. کسی که در سال 1953 به همراه گینزبرگ یک تئوری پدیده شناختی را مطرح کردند و یک سری معادلات را فرمول بندی کردند، اما هرگز نتوانستند علت رخ دادن این پدیده را توضیح دهند.[2]
یک کلید راهنما در سال 1950 میلادی بدست آمد، وقتی که محققان در دانشگاه روتگزر کشف کردند که دمای انتقال به حالت ابررسانایی سرب با عکس M ارتباط دارد. M.M جرم ایزوتوپ سرب است. از آنجا که انرژی الرزشی شبکه همان بستگی را با M دارد، کوانتای پایه آنها، فونون ها، باید نقشی در ظهور حالت ابررسانایی داشته باشند. سرانجام در سال 1957، سه فیزیک دان به نام‌های باردین، کوپر و شیرفر نظریه میکروسکوپی خود را ارائه کردند که بعدا به نام تئوری BCS شناخته شد.
در سال 1965 نقش فونونها در دمای گذار ابررسانایی در اثر ایزوتوپ تاییدی بر نظریه BCS بود. همچنین کوانتش شار و جریان تونلی شاهدان دیگری بر باور این نظریه بودند.
سومین رخداد مهم در تاریخ ابررسانایی در سال 1986 اتفاق افتاد. تا این سال دانشمندان تلاش زیادی را مصروف کشف ابررسانا با دمای انتقال بالاتر کردند. ولی تنها ثمره این تلاش‌ها ماده با k23بود که در سال1973کشف شد. تا اینکه در سال1986، بدنور و مولر در حال کار کردن از آزمایشگاه IBM نزدیک شهر زوریخ سوئیس، مقاله ای با عنوان« امکان در رسانای دمای بالا در سیستم "Ba-La-Cu-O" منتشر کردند.[؟ ]
این کشف باعث ایجاد زمینه ای جدید در علم فیزیک شد: مطالعه ابررساناهای دمای بالا در سال 1987 این دو دانشمند با فرض اینکه مواد با اثر جان تلر مشخص نیز می توانند ابررساناهایی با دمای گذار بالا تولید کنند، اکسید نیکلی را بررسی کردند، که ابررسانایی را نشان نداد سپس آنها اکسیدهای مس را مورد بررسی قرار دادند، واقع در هشت وجهی متشکل از اتمهای اکسیژن، اثر جان تلر بزرگی از خود نشان می داد. آنها نمونه هایی از مس- لانتانیوم- باریم در اختیار داشتند که بر خلاف پیشگویی نظریه BCS اولیه، دماهای گذار بالاتر از K 35 را نشان می دادند. طی مدت زمان کوتاهی
Y-Ba-Cu-O (YBCO یا 123Y) با دمای گذار بالای K 80 ساخته شد.[2و4]
از آنجایی که کار با نیتروژن مایع راحت تر و کم هزینه تر از کار با هلیم مایع می باشد، کشف این ابررساناها تحول بزرگی در زمینه تحقیقاتی بوجود آورد، مطالعه ابرساناهای دمای بالا چنان گسترش یافته است که محققان بسیاری به دنبال نظریه میکروسکوپی برای توجیه خواص غیر عادی این مواد هستند.
در سال 1988 دو دسته ترکیبات جدید ابررسانایی کشف شدند این ترکیبات عبارت بودند از Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO) وTi-Ba-Ca-Cu-O(TBCCO) که مانند123Y شامل دسته صفحات بودند. به دنبال آن در سال 1993 ترکیبات اکسید جیوه یافت شدند که دمای گذار آنها برای فازهای مختلف بین 94 تا 165 کلوین است. دمای گذار در فشار اتمسفر، K 135 است که در فشار بالاتر به بالای K 60 اهم می رسد[5 و2].
ابررساناهای دمای بالا همه در چند خصوصیات اصلی مشترک اند: ناهمسانگردند، ساختار بلوری لایه لایه دارند و در ساختار آنها صفحات نقش اصلی را بازی می کند. بی شک پدیده ابررسانایی یکی از مسائل مهم و مورد علاقه علم فیزیک است که تا کنون هشت جایزه نوبل که به این موضوع اختصاص یافته در هیچ موضوع دیگری سابقه ندارد.
1-2 ساختار بلوری سیستم بیسموت(BSCCO)
فازهای اصلی ابررسانایی موجود در سیستم بیسموت عبارتند از : مشهور به 2201، با دمای گذار حدود ، معروف به 2212 با دمای گذار ، یا 2223 با دمای گذار .
این ترکیبات ابرشبکه هایی چارگوشی یا راستگوشی و ساختار لایه ای دارند. در ساختار این ترکیبات مابین صفحات کاتیونهای قلیایی خاکی مانندCa می توانند قرار داشته باشد، این مجموعه صفحات و کاتیونهای بین آنها بوسیله لایه های BiO وSrO از یکدیگر جدا می‌شوند.(شکل1-1)
این ترکیبات در دمای اتاق رسانا نیستند، ساختار این ترکیبات بسیار ناهمسانگرد است، ولی در زیر دمای گذارشان ابررسانا می شوند. حامل های بار در این ترکیبات حفره است[7] و در لایه های Cu-O حرکت می‌کنند که ناشی از کمبود اکسیژن در لایه‌هایBi-O می باشند[8]، اکنون ساختار بلوری این ترکیبات را به طور مختصر بررسی می کنیم.
ترکیب : ساختار شبه چارگوشی و با ابعاد 3A 4/24 * 9/3 * 9/3 دارد. اتمهای مس در این ساختار در یک هم آرایی 8 تایی قرار دارند. اتمهای اکسیژن‌در مکانهای 1O و 2O در شکل(1-1)، قابل مشاهده است که مس و 1O در صفحات با فاصله A 9/1 = 1Cu-O در همارایی مربعی قرار دارند و اتمهای 2O درست بالا و پایین هر اتم مس در فاصله A 6/2 قرار گرفته اند. این مجموعه یک هشت وجهی 6CuO را تشکیل می دهد. صفحه در میان صفحات SrO قرار گرفته است.
فاصله میانگین A 7/2 = Sr-O و دو لایه ای های 2O2Bi مجموعه Sr-Cu-Sr را احاطه کرده اند. بیسموت در یک همارایی هشت وجهی واپیچیده قرار دارد. طول چهار پیوند در صفحه بین A2/2 تا A 9/2 و طول شش پیوند که دو لایه سازنده دو لایه ایهای 2O2Bi را متصل می کنند از A3 بزرگتر است. این پیوند، بلند و ضعیف و به موازات محور C است و در همه فازهای ابررسانای سیستم با پایه بیسموت وجود دارد.[9]

شکل(1-1) ساختار بلوری فازهای مختلف ابررسانای BSCCO
ترکیب :صفحهCu-Oدر ساختار 2201 با مجموعه صفحات در ساختار2212 جایگزین شده است، که فاصله صفحات 2CuO تا Ca تقریبا A 66/1 است. اتمهای مس در یک هم آرایی5 تایی با اتم های اکسیژن قرار دارند که این اتمهای اکسیژن در یک هرم مربعی قرار دارند.ساختار شبه‌چهارگوشی‌با ابعاد3A 8/30 * 9/3 * 9/3برای سلول واحد2212گزارش شده است.[10]
ترکیب : در این ترکیب ساندویچ ، جانشین صفحه 2CuO در ترکیب 2201 شده است. اتمهای مس در صفحات بیرونی در همارایی هرم مربعی قرار دارند، مانند ترکیب 2212، اما اتمهای مس در صفحه میانی در همارایی صفحه مربعی هستند. ساختار گزارش شده برای ترکیب شبه چهارگوشی با ابعاد 3A 1/37 * 8/3 * 8/3 است[11].
1-3 مفهوم ابررسانایی
درک مفهوم ابررسانایی، درک مفاهیم زیر را در بر دارد.
1-3-1 دمای گذار
دمایی که در آن فلز مقاومتش را از دست داده و به حالت ابررسانایی منتقل می شود. دمای بحرانی ابررسانا می نامند.
1-3-2 معادلات لندن، عمق نفوذ و جریان های پوششی
وقتی یک نمونه ابررسانا در میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرد جریان های سطحی (پوششی) در یک لایه نازک از سطح نمونه به وجود می آیند که جهت آنها به گونه ای است تا شار مغناطیسی درون ابررسانا صفر شود. در نتیجه چگالی شار در مرز نمونه سریعا به صفر تنزل پیدا نمی کند و در داخل این لایه نازک سطحی میرا می شود. عمقی که این جریان ها در آن جاری می شوند عمق نفوذ نامیده می‌شود. عمق نفوذ، کوتاه‌ترین فاصله در یک ابررسانا است که در آن، میدان مغناطیسی به مقدار خود روی سطح می رسد. اگر در فاصله x داخل نمونه چگالی شار مغناطیسی به مقدار B(x) کاهش یابد، می توان عمق نفوذ را توسط رابطه زیر تعیین کرد[6].
(1-1)
که در آن (0)B چگالی شار مغناطیسی در روی سطح نمونه می باشد. رابطه(1-1) نشان می دهد که چگالی شار مغناطیسی در داخل نمونه به صورت نمایی میرا می شود.
1-3-3 اثر مایسنو
ماده ابررسانا یک دیامغناطیس کامل است. وقتی یک نمونه ابررسانا در میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرد. به طور کامل شار مغناطیسی را طرد می کند. طرد شار مغناطیسی نمونه ابررسانا در میدان خارجی بدلیل جریان های سطحی است که برای از بین بردن شار داخل نمونه ابررسانا، روی سطح به وجود می آیند و از نفوذ میدان مغناطیسی به داخل نمونه جلوگیری می کنند.
1-3-4 نظریه BCS :
در سال 1957 باردین، کوپر و شریفر تئوری میکروسکوپی ابررسانشی را مطرح کردند که بسیاری از خواص عناصر ابررسانا را به طور کمی پیش‌بینی می کند.[6]
1-3-5 اندرکنش الکترون – فونون:
طبق این تئوری، بر هم کنش الکترون – فونون باعث خلق حالت ابررسانایی می شود. همچنین بر هم کنش الکترون- الکترون نیز می شود، که این بر هم کنش از نوع جاذبه است و اگر از دافعه کولنی قوی‌تر باشد،الکترونها به صورت زوج الکترون در می‌آیند. در این حالت، زوج الکترون‌ها که به زوجهای کوپر معروفند، بدون برخورد با مقاومت در داخل فلز حرکت کرده و ابررسانایی را بوجود می آورند. به این ترتیب که اگر در اثر یک فرایند پراکندگی با یک الکترون شبکه، یک فونون خلق یا نابود شود، بلافاصله این فونون توسط یک فرایند پراکندگی با یک الکترون دیگر نابود یا خلق خواهد شد. در نتیجه یک فونون بین دو الکترون مبادله می شود. به عبارت دیگر، دو الکترون توسط یک فونون، باعث پراکندگی یکدیگر شده و در نتیجه با هم بر هم کنش می کنند[6].
در حقیقت موقعی که یکی از الکترونها با بردار تکانه 1K مثلا با گسیل یک فونون با بردار تکانه q طبق اصل پایستگی تکانه به حالت مطابق شکل (1-2) می رود. باعث نوسان موضعی الکترونها و افزایش چگالی الکترونی(بار منفی)، حالت جدید می شود که در نتیجه یونهای مثبت اطراف را جذب می کند تا افزایش چگالی الکترونی را جبران کند. اما به علت حرکت کند یونها در اثر جرم بزرگشان، یک افزایش چکالی بار مثبت در اطراف الکترون، تولیده شده که باعث جذب یک الکترون دیگر با بردار تکانه 2k می‌شود. به عبارت دیگر الکترون‌دوم با جذب‌فونون به‌حالت می‌رود.

شکل(1-2) برهم کنش الکترون – الکترون توسط گسیل و جذب یک فونون[1]و
چون الکترون از حالت k به k' برانگیخته می شود، باید حالت k پر و k' خالی باشد که در 0 = T تنها در نزدیک سطح فرمی تمام حالت های درون سطح فرمی اشغال شده اند، در حالی که حالت های خارج از سطح، خالی‌اند این حالت پایه با کمترین انرژی می باشد. بنابراین فقط الکترونهای نزدیک سطح فرمی می توانند به خارج سطح برانگیخته شوند، چون جاذبه بین دو الکترون ناشی از تبادل یک فونون بین آنها است و با توجه به این که انرژی یک فونون می باشد، بنابراین انرژی الکترون ها هنگام برانگیختگی از k به k' به اندازه تغییر می کند. در نتیجه تنها الکترونهایی یکدیگر را جذب می کنند که اختلاف انرژی آنها از انرژی فرمی کمتر از باشد. الکترونها ذراتی با اسپین هستند. برای این که یک جفت کوپر به صورت یک سیستم، همانند یک ذره تنها فرض شود باید 0= St پس دو الکترون باید دارای اسپین هایی در خلاف جهت یکدیگر باشند.[7]
همچنین دو الکترون زوج کوپر، باید دارای اندازه حرکت های مساوی و در خلاف جهت یکدیگر باشند زیرا همان طور که گفتیم، عکس العمل یونها بسیار کند است و در مدت زمان حرکت یونها به سمت الکترون اول، این الکترون از مکان اولیه خود مقداری جابجا شده و از چگالی مثبت حاصل از یونها دور می شود. در نتیجه برای این که الکترون دوم که در اثر چگالی مثبت یونها جذب شده، به طرف الکترون اول حرکت کند باید جابجایی الکترون اول در راستا و در خلاف جهت حرکت یونها و در نتیجه در خلاف جهت الکترون دوم باشد.
بنابراین جفت های کوپر دارای اندازه حرکت و اسپین کل صفر می باشند.[8-9] . از طرفی چون اسپین کل یک جفت کوپر صفر است از آمار بوز- انیشتین پیروی می کند که اصل طرد پاولی در مورد آنها کاربرد ندارد. این الکترونها می توانند یک تراز را تا حد دلخواه اشغال نمایند که در نتیجه یک حالت کوانتمی دارند و به صورت جفت، یک تراز را اشغال می کنند[3].
1-3-5 اثر ایزوتوپ
دمای انتقال از حالت نرمال به حالت ابررسانایی به جرم اتمها بستگی دارد که توسط ماکسول و رینولد در اثر اندازه گیری روی ایزوتوپ های مختلف جیوه کشف شد. وابستگی Tc به جرم اتمها با استفاده از یک قانون توانی ساده بیان می شود: که در آن می باشد. این اثر یکی از نشانه های اولیه برای اندرکنش الکترون- الکترون فونون در ابررسانا می باشد[8-9].
1-3-6 ترمودینامیک ابررسانایی
علی رغم پیشرفت های چشمگیر در دستیابی به دماهای گذار بالا و همچنین تحقیقات گسترده درباره چگونگی و سازو کار ابررسانایی، هنوز هیچ درک واضح و کاملی در این مورد بدست نیامده است. با بررسی خواص ترمودینامیکی می‌توان اطلاعات مفید و ارزنده‌ای در مورد رفتار فونونها، جفت‌ها و پارامترهای موثر بر دمای گذار ابررسانایی بدست آورد. در اینجا به طور خلاصه به بعضی از آنها اشاره می کنیم[2]
1-3-7 انرژی آزاد ابررسانایی
پایدارترین حالت هر سیستم حالتی است مه انرژی آزاد آن سیستم دارای کمترین مقدار باشد. حالت مغناطیسی یک ابررسانا فقط به مقدار میدان خارجی اعمال شده و دما بستگی دارد و با چگونگی اعمال این شرایطی هیچ رابطه ای ندارد. این بدان معنی است که چه میدان مغناطیسی وجود داشته باشد و یا نداشته باشد، انتقال در حجالت ابررسانایی به حالت نرمال از نظر ترمودینامیکی برگشت پذیر است. در اینجا پارامترهای دما و شدن میدان مغناطیسی به عنوان متغیرهای ترمودینامیکی در نظر گرفته شده است. نمونه مغناطش I را بدست می آورد. در این حالت انرژی آزاد نمونه در واحد حجم به صورت رابطه (1-2) می باشد.
(1-2)
این مغناطش منفی است، به گونه ای که اگر از نفوذ جزئی شار صرف نظر کنیم دقیقا شار مربوط به میدان اعمال شده را خنثی می کند، در حقیقت I= - H خواهد بود. با قرار دادن مقدار I در رابطه (2-1) برای انرژی آزاد می توان رابطه زیر را نوشت:
(1-3)
(1-4)
این روابط بخوبی نشان می دهند در حضور میدان مغناطیسی انرژی آزاد نمونه ابررسانا به علت مغناطش افزایش پیدا می کند. با افزایش میدان تا یک مقدار معین، نمونه همچنان در حالت ابررسانایی باقی‌می‌ماند. این‌یک حد بالای اعمال میدان مغناطیسی را نشان می‌دهد که همان میدان بحرانی ابررسانایی برای نمونه ابررسانا است. در نتیجه می توان باری میدان بحرانی نیز رابطه زیر را نوشت[1].
(1-5)  

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   23 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید