خصائص الموصلات الفائقة

تظهر المواد الفائقة التوصيل بعض الخصائص الاستثنائية التي تجعلها مهمة جدًا للتكنولوجيا الحديثة. لا يزال البحث مستمرًا لفهم واستخدام هذه الخصائص الاستثنائية للمواد الفائقة التوصيل في مجالات مختلفة من التكنولوجيا. يتم سرد خصائص المواد الفائقة التوصيل أدناه-

1. مقاومة كهربائية صفرية (موصلية لا متناهية)

2. تأثير مايسنر: طرد الحقل المغناطيسي

3. درجة الحرارة الحرجة/درجة الحرارة الانتقالية

4. الحقل المغناطيسي الحرجة

5. تيارات مستمرة

6. تيارات جوزيفسون

7. التيار الحرجة

المقاومة الكهربائية الصفرية أو الموصلية اللانهائية

في حالة المادة الفائقة التوصيل، تظهر المادة الفائقة التوصيل مقاومة كهربائية صفرية (موصلية لا متناهية). عندما يتم تبريد عينة من المادة الفائقة التوصيل إلى درجة حرارة أقل من درجتها الحرجة/درجة الحرارة الانتقالية، تنخفض مقاومتها فجأة إلى الصفر. على سبيل المثال، يظهر الزئبق مقاومة صفرية عند درجة حرارة أقل من 4 كلفن.

تأثير مايسنر (طرد الحقل المغناطيسي)

عندما يتم تبريد المادة الفائقة التوصيل إلى درجة حرارة أقل من درجة الحرارة الحرجة Tc)، تقوم بطرد الحقل المغناطيسي ولا تسمح للحقل المغناطيسي بالاختراق داخلها. هذا الظاهرة في المواد الفائقة التوصيل تُعرف باسم تأثير مايسنر. يتم عرض تأثير مايسنر في الشكل أدناه-

درجة الحرارة الحرجة/درجة الحرارة الانتقالية

درجة الحرارة الحرجة للمادة الفائقة التوصيل هي درجة الحرارة التي تتغير فيها المادة من حالة التوصيل العادية إلى حالة التوصيل الفائق. هذا الانتقال من حالة التوصيل العادية (المرحلة) إلى حالة التوصيل الفائق (المرحلة) يكون فجائيًا / حادًا وشاملًا. يتم عرض انتقال الزئبق من حالة التوصيل العادية إلى حالة التوصيل الفائق في الشكل أدناه.

الحقل المغناطيسي الحرجة

تتكسر حالة المادة الفائقة التوصيل عندما يزداد الحقل المغناطيسي (سواء كان خارجيًا أو نتج عن التيار المتدفق في المادة الفائقة التوصيل نفسها) فوق قيمة معينة ويبدأ العينة بالتصرف كموصل عادي. هذه القيمة المعينة للحقل المغناطيسي التي تعود المادة الفائقة التوصيل فيها إلى حالة عادية تُسمى الحقل المغناطيسي الحرجة. تعتمد قيمة الحقل المغناطيسي الحرجة على درجة الحرارة. كلما انخفضت درجة الحرارة (دون درجة الحرارة الحرجة) زادت قيمة الحقل المغناطيسي الحرجة. يتم عرض التغير في الحقل المغناطيسي الحرجة مع درجة الحرارة في الشكل أدناه-

تيار مستمر

إذا تم وضع حلقة مصنوعة من المادة الفائقة التوصيل في حقل مغناطيسي أعلى من درجة الحرارة الحرجة، ثم تبريدها إلى درجة حرارة أقل من درجة الحرارة الحرجة وأزيل الحقل المغناطيسي، سيتم إثارة تيار في الحلقة بسبب السعة الذاتية لها. وفقًا لقانون لينز، سيكون اتجاه هذا التيار المستحث بحيث يعارض التغيير في التدفق المرور عبر الحلقة. بما أن الحلقة في حالة التوصيل الفائق (مقاومة صفرية)، فإن التيار المستحث سيستمر في التدفق وهذا التيار يُسمى التيار المستمر. هذا التيار المستمر ينتج تدفق مغناطيسي يجعل تدفق المغناطيس المرور عبر الحلقة ثابتًا.

تيار جوزيفسون

إذا تم فصل موصلين فائقين بواسطة غشاء رقيق من مادة عازلة، مما يشكل مفصلًا ذات مقاومة منخفضة، فإنه يتضح أن أزواج كوبر (المكونة عن طريق التفاعل الفونوني) من الإلكترونات يمكن أن تتسلل من جانب المفصل إلى الجانب الآخر. التيار الناتج عن تدفق هذه الأزواج يُسمى تيار جوزيفسون.

التيار الحرجة

عندما يمر تيار عبر موصل تحت حالة التوصيل الفائق، يتطور حقل مغناطيسي. إذا زاد التيار فوق قيمة معينة، يزداد الحقل المغناطيسي حتى يصل إلى القيمة الحرجة التي يعود فيها الموصل إلى حالته الطبيعية. هذه القيمة من التيار تُسمى التيار الحرجة.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك يرجى التواصل للحذف.