Ιδιότητες των Υπερηγμάτων

Το υπερηλεκτρικό υλικό παρουσιάζει ορισμένες εξαιρετικές ιδιότητες που το καθιστούν πολύ σημαντικό για τη σύγχρονη τεχνολογία. Η έρευνα συνεχίζεται για να κατανοήσει και να εκμεταλλευτεί αυτές τις εξαιρετικές ιδιότητες των υπερηλεκτρικών σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας. Οι ιδιότητες των υπερηλεκτρικών είναι τα εξής-

1. Μηδενική Ηλεκτρική Αντίσταση (Άπειρη Διαγεννησιμότητα)

2. Φαινόμενο Meissner: Εξωσμός του μαγνητικού πεδίου

3. Κρίσιμη Θερμοκρασία/Θερμοκρασία Μεταβατικής Φάσης

4. Κρίσιμο Μαγνητικό Πεδίο

5. Συνεχή Ρεύματα

6. Ρεύματα Josephson

7. Κρίσιμο Ρεύμα

Μηδενική Ηλεκτρική Αντίσταση ή Άπειρη Διαγεννησιμότητα

Στην υπερηλεκτρική κατάσταση, το υπερηλεκτρικό υλικό παρουσιάζει μηδενική ηλεκτρική αντίσταση (άπειρη διαγεννησιμότητα). Όταν ένα δείγμα υπερηλεκτρικού υλικού ψύχεται κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία/θερμοκρασία μεταβατικής φάσης, η αντίστασή του μειώνεται απότομα σε μηδέν. Για παράδειγμα, το αργύριο παρουσιάζει μηδενική αντίσταση κάτω από 4K.

Φαινόμενο Meissner (Εξωσμός Μαγνητικού Πεδίου)

Ένας υπερηλεκτρικός, όταν ψύχεται κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία Tc), εξωθεί το μαγνητικό πεδίο και δεν επιτρέπει το μαγνητικό πεδίο να εισέλθει μέσα του. Αυτό το φαινόμενο στους υπερηλεκτρικούς ονομάζεται φαινόμενο Meissner. Το φαινόμενο Meissner είναι δεικτικό στο παρακάτω σχήμα-

Κρίσιμη Θερμοκρασία/Θερμοκρασία Μεταβατικής Φάσης

Η κρίσιμη θερμοκρασία ενός υπερηλεκτρικού υλικού είναι η θερμοκρασία στην οποία το υλικό μεταβάλλεται από την κανονική ηλεκτροδυναμική κατάσταση στην υπερηλεκτρική κατάσταση. Αυτή η μετάβαση από την κανονική ηλεκτροδυναμική κατάσταση (φάση) στην υπερηλεκτρική κατάσταση (φάση) είναι απότομη/οξεία και ολοκληρωμένη. Η μετάβαση του αργύριου από την κανονική ηλεκτροδυναμική κατάσταση στην υπερηλεκτρική κατάσταση είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα.

Κρίσιμο Μαγνητικό Πεδίο

Η υπερηλεκτρική κατάσταση/φάση ενός υπερηλεκτρικού υλικού, διακοπεί όταν το μαγνητικό πεδίο (είτε εξωτερικό είτε παραγόμενο από το ρεύμα που ρέει στον υπερηλεκτρικό) αυξάνεται πέρα από μια συγκεκριμένη τιμή και το δείγμα αρχίζει να συμπεριφέρεται ως κανονικό διάγων. Αυτή η συγκεκριμένη τιμή του μαγνητικού πεδίου πέρα από την οποία ο υπερηλεκτρικός επιστρέφει στην κανονική κατάσταση, ονομάζεται κρίσιμο μαγνητικό πεδίο. Η τιμή του κρίσιμου μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Όσο η θερμοκρασία (κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία) μειώνεται, η τιμή του κρίσιμου μαγνητικού πεδίου αυξάνεται. Η μεταβολή του κρίσιμου μαγνητικού πεδίου με τη θερμοκρασία είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα-

Συνεχή Ρεύμα

Εάν ένα δαχτυλίδι από υπερηλεκτρικό υλικό τοποθετηθεί σε ένα μαγνητικό πεδίο πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία, τώρα ψύχεται το δαχτυλίδι υπερηλεκτρικού κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία και τώρα αν αφαιρεθεί το μαγνητικό πεδίο, επεινδύεται ένα ρεύμα στο δαχτυλίδι λόγω της αυτοενδυσίμησής του. Σύμφωνα με το νόμο του Lenz, η κατεύθυνση αυτού του επενδυμένου ρεύματος είναι τέτοια ώστε να αντισταθμίζει τη μεταβολή της ροής που διέρχεται μέσα από το δαχτυλίδι. Καθώς το δαχτυλίδι βρίσκεται σε υπερηλεκτρική κατάσταση (μηδενική αντίσταση), το επενδυμένο ρεύμα θα συνεχίσει να ρέει. Αυτό το ρεύμα ονομάζεται συνεχές ρεύμα. Αυτό το συνεχές ρεύμα παράγει μια μαγνητική ροή που κάνει την μαγνητική ροή που διέρχεται μέσα από το δαχτυλίδι σταθερή.

Ρεύμα Josephson

Εάν δύο υπερηλεκτρικοί χωρίζονται από ένα λεπτό στρώμα απομονωτικού υλικού, το οποίο σχηματίζει μια απομονωτική σύνδεση με χαμηλή αντίσταση, ανακαλύφθηκε ότι τα ζευγάρια Cooper (που σχηματίζονται από την αλληλεπίδραση φωνών) μπορούν να διαπεράσουν από τη μια πλευρά της σύνδεσης στην άλλη. Το ρεύμα, λόγω της ροής τέτοιων ζευγαριών Cooper, ονομάζεται ρεύμα Josephson.

Κρίσιμο Ρεύμα

Όταν ένα ρεύμα διαβιβάζεται μέσω ενός διαγωνίδιου υπερηλεκτρικής κατάστασης, αναπτύσσεται ένα μαγνητικό πεδίο. Εάν το ρεύμα αυξηθεί πέρα από μια συγκεκριμένη τιμή, το μαγνητικό πεδίο αυξάνεται μέχρι και την κρίσιμη τιμή, στην οποία το διάγωνιο επιστρέφει στην κανονική του κατά