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].