Giới thiệu sơ lược về vật liệu Siêu dẫn

trước đây, trong lần hội nghị Khoa học toàn trường lần thứ 11 và trong festival tuổi trẻ và sáng tạo, khoa mình có giới thiệu 1 đề tài về Siêu dẫn. nên hôm nay mình xin có bài viết ngắn về loại vật liệu này.
trước tiên có lẽ mình nên nói về ứng dụng của Siêu dẫn. vậy Siêu dẫn được ứng dụng ở đâu?
- có lẽ điều đầu tiên mà chúng ta nghĩ đến sẽ là truyền tải điện năng.Hiện nay ước tính truyền tải điện năng sẽ chịu hao phí ở mức 15 đến 20 % do đó nếu có thể truyền tải bằng dây siêu dẫn sẽ giúp tiết kiệm được khoản chi phí khá lớn.



- Lĩnh vực mà siêu dẫn khá nổi tiếng đó là trong giao thông, tàu đệm từ: Maglev trains,sử dụng chất siêu dẫn để nâng bổng con tàu lên, cho phép nó hạn chế được lực cản, ma sát và đạt được vận tốc cực lớn

- Một lĩnh vực khác ứng dụng siêu dẫn là trong y học: máy MRI (Magnetic Resonance Imaging): loại máy sử dụng nam câm siêu dẫn để có một từ trường đủ mạnh để cho nguyên tử hydro bên trong chất béo của con người và các phân tử nước được tăng lên mức năng lượng nào đó có thể đo được bằng các dụng cụ đặc biệt.



- ngoài ra Siêu dẫn còn được ứng dụng trong những trường hợp khác như:
+ siêu máy tính: Các nút bấm tí hon làm bằng chất siêu dẫn sẽ giúp máy tính đạt được tốc độ một nghìn nghìn tỉ phép tính mỗi giây
+ Bom E: Từ trường siêu dẫn sẽ tạo ra một dao động để huỷ thiết bị truyền động điện tử. Thiết bị này đã sử dụng một lực từ trường có nguồn gốc siêu dẫn cực mạnh để tạo nên xung điện từ rất nhanh và mạnh nhằm phá hỏng các thiết bị điện tử của đối phương



+ Máy gia tốc hạtđể nghiên cứu đặc tính gốc của nguyên tử. Người ta dùng những nam châm cực mạnh để bẻ cong các chùm hạt, làm cho chúng chạy theo đường tròn để chúng va đập vào nhau, qua đó nghiên cứu những “mảnh” sinh ra do những va đập mạnh đó; người ta gọi đó là “siêu va đập siêu dẫn”.
........
đó là một vài ứng dụng của Siêu dẫn, vậy Siêu dẫn ra đời khi nào và ra sao?
-Năm 1908, Kamerlingh Onnes đã đặt bước tiến đầu tiên trong việc ra siêu dẫn khi ông hóa lỏng được khí trơ cuối cùng là Heli tại trường đại học tổng hợp quốc gia Leiden, Hà Lan.
-Năm 1911, Heike Kamerlingh Onnes làm thí nghiệm với thủy ngân nhận thấy rằng sự phụ thuộc của điện trở thủy ngân vào nhiệt độ khác hẳn sự phụ thuộc đối với kim lọai khác. Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ xuống tới T_C=4,1 độ K, điện trở đột ngột hạ xuống 0 một cách nhảy vọt.
-Năm 1933 hai khoa học gia W. Meissner và R. Ochsenfeld đưa ra hiệu ứng Meissner-Ochsenfeld
-Năm 1957 ba khoa học gia J. Bardeen, L. Cooper, và J. Schrieffer đưa lý thuyết BCS nhằm giải thích hiện tượng siêu dẫn, mặc dù nó chỉ giải thích được sự hoạt động của những chất siêu dẫn loại I
-năm 1962, người ta tìm ra các chất Siêu dẫn loại II
-tháng 1 năm 1986 tại Zurich, hai nhà khoa học Alex Muller và Georg Bednorz tình cờ phát hiện ra một chất gốm mà các yếu tố cấu thành là: Lantan, Đồng, Bari, Oxit kim loại. Chất gốm này Ba_0.75La_4.25Cu₅O_3(4-y) trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ 35 độ K. Phát hiện này đã mở ra một chân trời mới cho các nhà khoa học nghiên cứu về siêu dẫn đó là lĩnh vực siêu dẫn nhiệt độ cao.
và cho đến ngày nay, nhiệt độ tới hạn của Siêu dẫn ngày một tăng lên (có 1 bài viết nói rằng đã có thể tăng nhiệt độ tới hạn lên nhiệt độ phòng, cái này mình ko chắc, nghe roi kể lại với mọi người thôi )
Vậy thế nào là Siêu dẫn loại I, thế nào là Siêu dẫn loại II?
-SD loại I: Khi H (từ trường áp vào)£H_C(từ trường tới hạn), vật liệu nghịch từ. Khi H > H_C: vật liệu dẫn điện bình thường và từ thông xâm nhập toàn bộ vật liệu

-SD loại II: Khi H_C³H_C1: dòng từ bắt đầu xâm nhập vật liệu.Khi H_C1< H < H_C2 trong vật liệu tồn tại trạng thái hỗn hợp những vùng cho dòng từ đi qua (dẫn điện bình thường) và những vùng không cho dòng từ đi qua (siêu dẫn).Khi H³H_C2: toàn bộ vật liệu dẫn điện bình thường và cho dòng từ đi qua toàn bộ.

Đọc trong bài viết này các bạn cứ gặp nào là Tc, Hc. thế nó là gì? đó là những thông số đặc trưng của SD, gồm có:
-Tc: Nhiệt độ mà tại đó điện trở hoàn toàn biến mất được gọi là nhiệt độ tới hạn hoặc nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn
-Hc: từ trường tới hạn làm vật mất tính SD
-Ic: là dòng tới hạn làm vật mất tính SD
Trong những lần xem cac biễu diễn về SD, chắc các bạn có nghe nới đến hiệu ứng Meissner, vậy nó như thế nào?
nó là nếu chất siêu dẫn được làm lạnh trong từ trường xuống dưới nhiệt độ chuyển pha T_C, thì đường sức cảm ứng sẽ bị đẩy ra khỏi chất siêu dẫn. Tức là chất siêu dẫn nằm trong từ trường ngoài H_a còn cảm ứng từ bên trong mẫu B=0
[size=3]