Оксид иттрия-бария-меди
Оксид иттрия-бария-меди (YBCO) | |
---|---|
![]() | |
Общие | |
Систематическое наименование |
Оксид иттрия-бария-меди |
Хим. формула | YBa2Cu3O7−x |
Физические свойства | |
Состояние | твёрдое |
Молярная масса | 666,19 г/моль |
Плотность | 6,3 г/см³[1][2] |
Термические свойства | |
Температура | |
• плавления | >1000 °C |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 107539-20-8 |
PubChem | 21871996 |
Рег. номер EINECS | 619-720-7 |
SMILES | |
InChI | |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
![]() |
Окси́д и́ттрия-ба́рия-ме́ди, также известный как YBCO (разговорное произношение: и-бэ-ко) — широко применяемый высокотемпературный сверхпроводник, известный тем, что он является первым полученным сверхпроводником с критической температурой больше 77 К — температуры кипения азота.
Химическая формула — . Критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние = 93 К.
Относится к сверхпроводникам второго рода.
История
[править | править код]Рассматриваемый сверхпроводник был получен в 1987 году в Алабамском университете в Хантсвилле (UAH) У Маокунем и Полом Чу[англ.] в Хьюстонском университете[3].
Получение этого материала означало возможность широкого промышленного использования сверхпроводников, так как стало возможным использование для охлаждения для получения сверхпроводимости сравнительно дешёвого и доступного жидкого азота[4].
Природа сверхпроводимости
[править | править код]Исследования физиков из Университета Британской Колумбии (UBC) показали, что высокотемпературная сверхпроводимость, наблюдаемая в некоторых оксидах меди связана с так называемыми «некогерентными возбуждениями». Это первые исследования, в которых удалось непосредственно определить, в каких режимах электроны ведут себя как отдельные частицы, а в каких — как неразрывная многочастичная сущность. Этот успех стал возможен благодаря новым спектроскопическим технологиям и специально выращенным в университете сверхчистым кристаллам купратов. В нормальных условиях купраты являются изоляторами и не проводят электрический ток, однако если из них удалить часть электронов (или, как говорят, легировать дырками), то при охлаждении они переходят в сверхпроводящее состояние. Оптимальным называется легирование, для которого сверхпроводящая фаза достигается при максимальной температуре. Выделяют также недолегированные и перелегированные образцы.
Одним из центральных вопросов в понимании механизмов высокотемпературной сверхпроводимости является вопрос о том, как ведут себя электроны в сверхпроводящей фазе. Существует две теории: в первой электроны представляют собой отдельные хорошо различимые квазичастицы ферми-жидкости, во второй — электроны настолько сильно связаны друг с другом, что отдельные частицы не различимы, это так называемый сильно коррелированный диэлектрик Мотта. Удалось показать, что в перелегированном состоянии электроны ведут себя как ферми-жидкость, состоящая из отдельных квазичастиц, но при переходе к недолегированному состоянию быстро становятся неразличимыми[5].
Структура
[править | править код]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Ybco002-ru.svg/320px-Ybco002-ru.svg.png)
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Свойства
[править | править код]Свойства материала зависят от метода получения образца[6].
Критическая температура (температура ниже которой возникает состояние сверхпроводимости) 93 К. Критическая индукция (поле при котором разрушается сверхпроводящее состояние) 5,7 Тл. Критическая плотность тока (ток свыше которого разрушается сверхпроводящее состояние) 7⋅106 А/см².
Некоторые химические и физические свойства
[править | править код]- Молярная масса 666,19 Да.
- Плотность 6,3 г/см³.
- Температура плавления более 1000 °C.
Получение
[править | править код]Первый образец YBCO был получен при температуре 1000—1300 К в результате следующей химической реакции:
- .
Перспективы использования
[править | править код]- Создание сверхпроводящих магнитов.
- Создание генераторов и линий электропередач.
- Аккумулирование электроэнергии.
- Создание СКВИДов (сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор)[6].
- Разработка сверхмощных турбогенераторов на основе сверхпроводимости[7].
- Разработка сверхпроводящих электрических машин[англ.].
- Изготовление сверхпроводящих проводов.
См. также
[править | править код]- BSCCO[англ.]
- LBCO[англ.]
- ReBCO[англ.]
- ReBCO[англ.]
- TBCCO[англ.]
- Станнид триниобия
- Ниобий-титан
- Сверхпроводники на основе железа
- Высокотемпературная сверхпроводимость
- Купратные сверхпроводники[англ.]
Примечания
[править | править код]- ↑ Knizhnik, A. Interrelation of preparation conditions, morphology, chemical reactivity and homogeneity of ceramic YBCO (англ.) // Physica C: Superconductivity[англ.] : journal. — 2003. — Vol. 400. — P. 25. — doi:10.1016/S0921-4534(03)01311-X. — .
- ↑ Grekhov, I. Growth mode study of ultrathin HTSC YBCO films on YBaCuNbO buffer (англ.) // Physica C: Superconductivity[англ.] : journal. — 1999. — Vol. 324. — P. 39. — doi:10.1016/S0921-4534(99)00423-2. — .
- ↑ Wu M. K., Ashburn J. R., Torng C. J., Hor P. H., Meng R. L., Gao L., Huang Z. J., Wang Y. Q., Chu C. W. Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 908—910.
- ↑ Superconductors Enter Commercial Utility Service IEEE SPECTRUM Архивная копия от 9 июля 2021 на Wayback Machine (англ.).
- ↑ D. Fournier, G. Levy, Y. Pennec, J. L. McChesney, A. Bostwick, E. Rotenberg, R. Liang, W. N. Hardy, D. A. Bonn, I. S. Elfimov & A. Damascelli Loss of nodal quasiparticle integrity in underdoped YBa2Cu3O6+x // Nature Physics. — 2010.
- ↑ 1 2 Гак Д. Природа проводимости и основные характеристики проводниковых материалов Архивная копия от 6 января 2012 на Wayback Machine. Мир провода.
- ↑ Глебов, 1981.
Ссылки
[править | править код]- Раскрыт ещё один секрет высокотемпературной сверхпроводимости 15 октября 2010
- Природа проводимости и основные характеристики проводниковых материалов Архивная копия от 6 января 2012 на Wayback Machine.
- Гинзбург В. Л., Андрюшин Е. А. Сверхпроводимость Архивная копия от 5 марта 2012 на Wayback Machine.
Литература
[править | править код]- Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников / Гинзберг Д. М.. — М.: Мир, 1990. — 543 с. — ISBN 5-03-001981-2.
- Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников / Амит Гоял. — М.: Мир, 2009. — 431 с. — ISBN 978-5-382-01008-3.
- Плакида Н. М. Высокотемпературные сверхпроводники.. — Дубна: ОИЯИ, 1990. — 154 с. — ISBN 5-7781-0030-2.
- Антонов Ю. Ф., Данилевич Я.Б. Криотурбогенератор КТГ-20: опыт создания и проблемы сверхпроводникового электромашиностроения.. — М.: Физматлит, 2013. — 600 с. — ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6.
- Глебов И. А. Турбогенераторы с использованием сверхпроводимости.. — Л.: Наука : Ленингр. отд-ние, 1981. — 231 с.