Superkonduktiveco

Nesolvitaj problemoj de fiziko

Alt-temperaturaj superkonduktiloj:Kial iuj materialoj montras superkonduktivecon je temperaturoj pli altaj ol 50 K?

Superkonduktiveco estas treege granda konduktiveco (tuta malapero de la elektra rezistanco) de certaj substancoj proksime de la nulpunkto de la absoluta temperaturskalo, sub iu difinita temperatura grado. Tiu grado plej ofte estas sub −253 °C (20 K). Superkonduktiveca materialo forigas eĉ fortan magnetan kampon sub la limvaloro.

La superkonduktivecon (de hidrargo) malkovris la nederlanda fizikisto Heike Kamerlingh Onnes en 1911. Similajn proprecojn havas pluaj 25 kemiaj elementoj kaj miloj da kemiaj kombinaĵoj. Unu el ili estas YBaCuO (YBCO). Aliaj materaloj havas - ĉe temperaturo tre proksima al la absoluta nulo - normalan konduktivecon.

La superkonduktivaj materialoj (nomitaj superkonduktantoj) estas perfektaj diamagnetoj: ili povas malhelpi penetron de ekstera magneta kampo en internon de la materialo: la t.n. molaj superkonduktiloj (tipo I) tute ĝis sojla limvaloro de la ekstera magneta kampo, dum la t.n. malmolaj superkonduktiloj (tipo II) forpelas el si la eksteran magnetan kampon ĝis unua sojla limvaloro, kaj parte forbaras la eksteran magnetan kampon inter la unua kaj dua sojla limvaloro. La malmolaj superkonduktiloj ofte tenas la superkonduktivecon eĉ en forta magneta kampo, pro siaj altaj duaj limvaloroj.

En 1986–87 evidentiĝis, ke kelkaj malmolaj superkonduktiloj tenadas la superkonduktivecon eĉ ĉe temperaturo 98 K, oni malkovris superkonduktivajn kombinaĵojn ĉe 134 kaj 127 K. Ĉe tiu "alta* temperaturo la superkonduktilo entenas kuprajn kaj oksigenajn atomojn ordigitajn en ĉenoj aŭ ebenoj de la kristalkrado. Iliaj proprecoj estas anizotropaj, tio estas: ili dependas de la direkto de la kurento kaj la magneta kampo rilate la atomajn ebenojn kaj ĉenojn.

Tiuj alt-temperaturaj superkonduktiloj estas ceramikaĵoj, kies proprecojn influas la oksigen-enteno. Ĉar la ceramik-oksidoj estas teneblaj en superkonduktiva stato per pli malmultekoste produktebla likva nitrogeno ol per likva heliumo, tial ili estas tre gravaj el ekonomia vidpunkto. Ilia malavantaĝo estas la rigideco, kelkfoje nestabileco, surfaca malpuriĝo.