Tính chất của vật liệu siêu dẫn

Vật liệu siêu dẫn có một số tính chất phi thường khiến chúng rất quan trọng đối với công nghệ hiện đại. Nghiên cứu vẫn đang tiếp tục để hiểu và tận dụng các tính chất phi thường của vật liệu siêu dẫn trong nhiều lĩnh vực công nghệ. Các tính chất của vật liệu siêu dẫn được liệt kê dưới đây-

1. Điện trở bằng không (Điện trở vô hạn)

2. Hiệu ứng Meissner: Trục xuất trường từ

3. Nhiệt độ tới hạn/Nhiệt độ chuyển pha

4. Trường từ tới hạn

5. Dòng điện bền vững

6. Dòng điện Josephson

7. Dòng điện tới hạn

Điện trở bằng không hoặc Điện trở vô hạn

Trong trạng thái siêu dẫn, vật liệu siêu dẫn thể hiện điện trở bằng không (điện trở vô hạn). Khi mẫu vật liệu siêu dẫn được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ tới hạn/nhiệt độ chuyển pha, điện trở của nó đột ngột giảm xuống bằng không. Ví dụ, thủy ngân thể hiện điện trở bằng không dưới 4K.

Hiệu ứng Meissner (Trục xuất trường từ)

Khi vật liệu siêu dẫn được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ tới hạn Tc), nó sẽ đẩy ra trường từ và không cho phép trường từ xâm nhập vào bên trong. Hiện tượng này trong vật liệu siêu dẫn được gọi là hiệu ứng Meissner. Hiệu ứng Meissner được minh họa trong hình dưới đây-

Nhiệt độ tới hạn/Nhiệt độ chuyển pha

Nhiệt độ tới hạn của vật liệu siêu dẫn là nhiệt độ mà tại đó vật liệu chuyển từ trạng thái dẫn điện bình thường sang trạng thái siêu dẫn. Sự chuyển đổi từ trạng thái dẫn điện bình thường (pha) sang trạng thái siêu dẫn (pha) là đột ngột / sắc nét và hoàn toàn. Sự chuyển đổi của thủy ngân từ trạng thái dẫn điện bình thường sang trạng thái siêu dẫn được minh họa trong hình dưới đây.

Trường từ tới hạn

Trạng thái siêu dẫn / pha của vật liệu siêu dẫn bị phá vỡ khi trường từ (hoặc do dòng điện chảy qua vật liệu siêu dẫn tự tạo ra) tăng vượt quá một giá trị nhất định và mẫu bắt đầu hành xử như một dẫn thể thông thường. Giá trị nhất định của trường từ mà sau đó vật liệu siêu dẫn trở lại trạng thái thông thường được gọi là trường từ tới hạn. Giá trị của trường từ tới hạn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ (dưới nhiệt độ tới hạn) giảm, giá trị của trường từ tăng. Sự biến thiên của trường từ tới hạn theo nhiệt độ được minh họa trong hình dưới đây-

Dòng điện bền vững

Nếu một vòng tròn làm bằng vật liệu siêu dẫn được đặt trong một trường từ trên nhiệt độ tới hạn, sau đó làm lạnh vòng tròn siêu dẫn xuống dưới nhiệt độ tới hạn và nếu chúng ta loại bỏ trường từ, một dòng điện sẽ được tạo ra trong vòng do tự cảm của nó. Theo Định luật Lenz, hướng của dòng điện được tạo ra là ngược lại với sự thay đổi của flux đi qua vòng. Vì vòng ở trong trạng thái siêu dẫn (điện trở bằng không), dòng điện được tạo ra sẽ tiếp tục chảy. Dòng điện này được gọi là dòng điện bền vững. Dòng điện bền vững tạo ra một flux từ, giữ cho flux từ đi qua vòng không đổi.

Dòng điện Josephson

Nếu hai vật liệu siêu dẫn được tách bởi một màng cách điện mỏng, tạo thành một mối nối có điện trở thấp, người ta phát hiện rằng các cặp Cooper (được hình thành do tương tác phonon) có thể xuyên qua từ một bên của mối nối sang bên kia. Dòng điện do sự di chuyển của các cặp Cooper này được gọi là dòng điện Josephson.

Dòng điện tới hạn

Khi một dòng điện được truyền qua một dẫn thể trong trạng thái siêu dẫn, một trường từ được tạo ra. Nếu dòng điện tăng vượt quá một giá trị nhất định, trường từ tăng lên đến giá trị tới hạn, tại đó dẫn thể trở lại trạng thái thông thường. Giá trị của dòng điện này được gọi là dòng điện tới hạn.

Lời tuyên bố: Hãy tôn trọng bản gốc, những bài viết tốt đáng chia sẻ, nếu có vi phạm quyền sở hữu trí tuệ xin liên hệ để xóa.