Obsah > Supravodiče

Supravodivost je vyjimečná vlastnost některých látek, u kterých má elektrický odpor za určitých podmínek nezměřitelně nízkou hodnotu. Představa o bezztrátovém průchodu proudu supravodičem je více než lákavá [1]. Již klasická elektronová teorie předpokládala pokles elektrického odporu kovů na malé hodnoty při teplotách blízkých absolutní nule [3].

Tuto vlastnost objevil už v roce 1908 H. Kamerlingh-Onnes, [1][6] kdy se mu podařilo zkapalnit helium při dosažení teploty 1 K (bod varu helia 4,216 K [7]) V roce 1913 mu byla za tento objev udělena Nobelova cena [3][6]). U dobrých vodičů jako jsou například Au, Pt, Cu tento děj nenastává a nelze je do supravodivého stavu vůbec přivést. [1]

Ale například taková rtuť, která vede při standardních podmínkách elektrický proud celkem ochotně, je při velmi nízkých teplotách (okolo 4,2 K) supravodivá. Na hodnotu kritické teploty mají vliv i jiné aspekty, jako jsou různé izotopy daného prvku. Například izotop Hg203,4 začíná být supravodivý při teplotě Tc= 4,126 K a izotop Hg198 už při Tc= 4,177 K [6].

Supravodivý přechod za snížené teploty byl zjištěn i u dalších čistých prvků jako např. Nb, Pb, Tc, které nejsou dobrými vodiči při standardních podmínkách [3][6].

Další zajímavou vlastností supravodičů je, že při kritické teplotě Tc (tedy té, kdy začíná být materiál supravodivý), se stává ideálním diamagnetikem, tzn. že magnetické pole je z něho dokonale vytlačováno. [1][2][3]

diamagnetikum

V roce 1973 bylo objeveno, že sloučenina Nb3Be se při teplotě 23 K chová jako supravodič. Nicméně je nutné tuto látku chladit tekutým heliem (4,2 K), jehož výroba je relativně drahá.

Přes veliké úsilí vědců najít supravodivé látky za vyšších teplot (> 77,4 K), se roku 1986 podařilo objevit tzv. vysokoteplotní supravodivé stavy u oxidů kovů, překročit teplotu tekutého dusíku a dosáhnout supravodivéo přechodu již za teploty 133 K [1]. Mezi vysokoteplotními supravodivými kupráty se výzkum soustředí hlavně na systém Bi-Sr-Ca-Cu-O.[2][3][5]

Tomu předcházelo objevení směsného oxidu o složení YBa2Cu3Ox[1], u kterého se kritická teplota posunula na hranici 90 K, kde již bylo možné chladit kapalným dusíkem, který je relativně dostupný a levný.

Snímky z elektronového mikroskopu:YBa2Cu3Ox:[1]
vyzihany_supravodivy_YBaCuO_maly vylisovany_nesupravodivy_YBaCuO_maly vybrouseny_supravodivy_YBaCuO_maly
vyžíhaný (supravodivý); vylisovaný (nesupravodivý); vybroušený (supravodivý)

LevMag
Průřez kolejištěm a vlak pohybující se na supravodivých magnetech.[6]

Reference:
  1. SMRČKOVÁ, O. Příprava a chemické vlastnosti vysokoteplotních supravodičů. Praha : Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 1993. 116 p.
  2. SÝKOROVÁ, D. Oxidové vysokoteplotní supravodiče : habilitační práce. Praha : Vysoká škola chemicko-technologická, 1998.
  3. JAKEŠ, V. Příprava a vlastnosti supravodičů Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O s kationtovými substitucemi : diplomová práce. Praha : Vysoká škola chemicko-technologická, 2003.
  4. KAKANI, S.L. Magnetic Superconductors: A Review. Journal of Low Temperature Physics, 1988, 1-2 (70), 5-82. ISSN 0022-2291.
  5. NOMURA, T., et al. An efficient technique for growing (Bi,Pb)-2223 single crystals. Physica C, 2005, 1-2 (426), 505-509.
  6. ECK, J. Superconductors [online]. Joe Eck, 2.6.1999. , 1.7.2006 [cit. 5-07-06]. Available from www: <http://superconductors.org>.
  7. EMSLEY, J.; PRESCOTT, A.; et al. Visual Elements [online]. 4.5.2004. , 18.1.2005 [cit. 5-07-06]. Available from www: [https://commodity.com/chemical-elements].
  8. MEISSNER, W.; OCHSENFELD, R. Naturwiss. 21 787. 1933.
  9. POOLE, C.P. Copper oxide superconductors. 1st ed. New York : Wiley, 1988. ISBN 0-471-62342-3.