Классификация сверхпроводников

Сверхпроводники можно классифицировать по нескольким критериям, которые зависят от физических свойств, текущего понимания и затрат на охлаждение их или их материала.

По своим магнитным свойствам

Сверхпроводники типа I : те, которые имеют только одно критическое поле ( Hc _{) и резко переходят из} одного состояния в другое при его достижении.
Сверхпроводники типа II : имеющие два критических поля, H _c1 и H _c2 , являются идеальными сверхпроводниками в нижнем критическом поле ( H _c1 ) и полностью переходят из сверхпроводящего состояния в нормально проводящее состояние выше верхнего критического поля ( H _c2 ), будучи в смешанном состоянии, когда между критическими полями.
Сверхпроводники типа 1,5 : многокомпонентные сверхпроводники, характеризующиеся двумя или более длинами когерентности .

По их соглашению с обычными моделями

Обычные сверхпроводники : те, которые можно полностью объяснить с помощью теории БКШ или родственных теорий.
Нетрадиционные сверхпроводники : те, которые невозможно объяснить с помощью таких теорий, как:
- Тяжелые фермионные сверхпроводники

Этот критерий полезен, поскольку теория БКШ успешно объяснила свойства обычных сверхпроводников с 1957 года, однако не существовало удовлетворительных теорий, полностью объясняющих нетрадиционные сверхпроводники. В большинстве случаев обычные сверхпроводники относятся к типу I, но есть исключения, такие как ниобий , который является как обычным, так и типом II.

По их критической температуре

Низкотемпературные сверхпроводники , или НТС: те, у которых критическая температура ниже 77 К.
Высокотемпературные сверхпроводники , или ВТС: те, у которых критическая температура превышает 77 К.
- Сверхпроводники при комнатной температуре : те, у которых критическая температура превышает 273 К.

77 К используется в качестве точки разграничения, чтобы подчеркнуть, можно ли достичь сверхпроводимости в материалах с помощью жидкого азота ( температура кипения которого составляет 77 К), что гораздо более осуществимо, чем жидкий гелий (альтернатива для достижения температур, необходимых для получения низких температур). -температурные сверхпроводники).

По вещественным составляющим и структуре

Некоторые чистые элементы , такие как свинец или ртуть (но не все, так как некоторые никогда не достигают сверхпроводящей фазы).
- Некоторые аллотропы углерода , такие как фуллерены , нанотрубки или алмаз . ^{[ нужна ссылка ]}

Большинство сверхпроводников из чистых элементов относятся к типу I (за исключением ниобия, технеция , ванадия , кремния и вышеупомянутых аллотропов углерода).

Сплавы , такие как
- Ниобий-титан (NbTi), сверхпроводящие свойства которого были открыты в 1962 году.
Керамика (часто изоляторы в нормальном состоянии), в состав которой входят
- Купраты, то есть оксиды меди (часто слоистые, не изотропные).
  - Семейство YBCO , представляющее собой несколько оксидов иттрия - бария - меди , особенно YBa ₂ Cu ₃ O ₇ . Это, пожалуй, самые известные высокотемпературные сверхпроводники.
- Никлаты (RNiO ₂ R=редкоземельный ион ), где , легированный Sr. бесконечнослойный никелат NdNiO ₂^[1] претерпевают сверхпроводящий переход при 9-15 К. В семействе фаз Раддлесдена-Поппера аналог фазы Nd ₆ Ni ₅ O ₁₂ (n=5) становится сверхпроводящим при 13 К. ^[2] Обратите внимание, что это не полный список и является темой текущих исследований.
- Сверхпроводники на основе железа , включая оксипниктиды .
- Диборид магния (MgB ₂ ), критическая температура которого составляет 39К, ^[3] являющийся обычным сверхпроводником с самой высокой известной температурой.
- некупратные оксиды, такие как BKBO .
Палладаты – соединения палладия. ^[4]^[5]
другие, такие как «металлические» соединения Hg
₃3НбФ
₆ и ртуть
₃ ТаФ
₆ , которые оба являются сверхпроводниками при температуре ниже 7 К (-266,15 ° C; -447,07 ° F). ^[6]

См. также

Ссылки

^ Ли, Даньфэн; Ли, Кюхо; Ван, Бай Ян; Осада, Мотоки; Кроссли, Сэмюэл; Ли, Хе Рён; Цуй, И; Хикита, Ясуюки; Хван, Гарольд Ю. (август 2019 г.). «Сверхпроводимость в бесконечнослойном никелате» . Природа . 572 (7771): 624–627. дои : 10.1038/s41586-019-1496-5 . ISSN 1476-4687 .
^ Пан, Грейс А.; Ференц Сегедин, Дэн; ЛаБоллита, Харрисон; Сун, Ци; Ника, Эмилиан М.; Гудж, Берит Х.; Пирс, Эндрю Т.; Дойл, Спенсер; Новаков, Стив; Кордова Каррисалес, Денисс; Н'Диай, Альфа Т.; Шафер, Падрайк; Пайк, Ханджонг; Херон, Джон Т.; Мейсон, Джарад А. (февраль 2022 г.). «Сверхпроводимость в пятислойном плоскоквадратном никелате» . Природные материалы . 21 (2): 160–164. arXiv : 2109.09726 . дои : 10.1038/s41563-021-01142-9 . ISSN 1476-4660 .
^ Дзюн Нагамацу, Норимаса Накагава, Такахиро Муранака, Юдзи Зенитани и Дзюн Акимицу (1 марта 2001 г.). «Сверхпроводимость при 39 К в дибориде магния». Природа . 410 (6824): 63–64. Бибкод : 2001Natur.410...63N . дои : 10.1038/35065039 . ПМИД 11242039 . S2CID 4388025 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Китатани, Мотохару; Си, Лян; Червь, Пол; Томчак, Ян М.; Арита, Рётаро; Хелд, Карстен (2023). «Оптимизация сверхпроводимости: от купратов через никелаты к палладатам» . Письма о физических отзывах . Том. 130, нет. 16. дои : 10.1103/PhysRevLett.130.166002 .
^ «Соединения на основе палладия могут стать сверхпроводниками будущего, говорят ученые» .
^ В. Р. Датарс, К. Р. Морган и Р. Дж. Гиллеспи (1983). «Сверхпроводимость Hg ₃ NbF ₆ и Hg ₃ TaF ₆ ». Физ. Преподобный Б. 28 (9): 5049–5052. Бибкод : 1983PhRvB..28.5049D . дои : 10.1103/PhysRevB.28.5049 .

[1] Ли, Даньфэн; Ли, Кюхо; Ван, Бай Ян; Осада, Мотоки; Кроссли, Сэмюэл; Ли, Хе Рён; Цуй, И; Хикита, Ясуюки; Хван, Гарольд Ю. (август 2019 г.). «Сверхпроводимость в бесконечнослойном никелате» . Природа . 572 (7771): 624–627. дои : 10.1038/s41586-019-1496-5 . ISSN 1476-4687 .

[2] Пан, Грейс А.; Ференц Сегедин, Дэн; ЛаБоллита, Харрисон; Сун, Ци; Ника, Эмилиан М.; Гудж, Берит Х.; Пирс, Эндрю Т.; Дойл, Спенсер; Новаков, Стив; Кордова Каррисалес, Денисс; Н'Диай, Альфа Т.; Шафер, Падрайк; Пайк, Ханджонг; Херон, Джон Т.; Мейсон, Джарад А. (февраль 2022 г.). «Сверхпроводимость в пятислойном плоскоквадратном никелате» . Природные материалы . 21 (2): 160–164. arXiv : 2109.09726 . дои : 10.1038/s41563-021-01142-9 . ISSN 1476-4660 .

[3] Дзюн Нагамацу, Норимаса Накагава, Такахиро Муранака, Юдзи Зенитани и Дзюн Акимицу (1 марта 2001 г.). «Сверхпроводимость при 39 К в дибориде магния». Природа . 410 (6824): 63–64. Бибкод : 2001Natur.410...63N . дои : 10.1038/35065039 . ПМИД 11242039 . S2CID 4388025 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[4] Китатани, Мотохару; Си, Лян; Червь, Пол; Томчак, Ян М.; Арита, Рётаро; Хелд, Карстен (2023). «Оптимизация сверхпроводимости: от купратов через никелаты к палладатам» . Письма о физических отзывах . Том. 130, нет. 16. дои : 10.1103/PhysRevLett.130.166002 .

[5] «Соединения на основе палладия могут стать сверхпроводниками будущего, говорят ученые» .

[6] В. Р. Датарс, К. Р. Морган и Р. Дж. Гиллеспи (1983). «Сверхпроводимость Hg ₃ NbF ₆ и Hg ₃ TaF ₆ ». Физ. Преподобный Б. 28 (9): 5049–5052. Бибкод : 1983PhRvB..28.5049D . дои : 10.1103/PhysRevB.28.5049 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]