De structuur van supergeleiders

A supergeleider heeft de mogelijkheid om elektriciteit te geleiden zonder elektrische weerstand bij afkoeling zijn kritische temperatuur nabij het ​​absolute nulpunt . Weerstand verwijst naar het vermogen van een stof om de doorgang van een elektrische stroom te weerstaan ​​. De weerstand van metalen geleiders af naarmate de temperatuur daalt , maar de aanwezigheid van onzuiverheden in de moleculaire roosterstructuur van het metaal grenzen die afnamen . Een elektrische stroom die door een supergeleidende draad zonder obstakels kan onbeperkt bewegen , waarvoor geen stroombron . Structuur

Elektronen in beweging vormen een elektrische stroom , maar de weerstand tegen elektrische stroom in een geleider resulteert in een toename van warmte . Twee factoren die tegen de stroom van elektriciteit zijn onzuiverheden die de elektronenstroom belemmeren door het veroorzaken van botsingen en trillingen ten gevolge van de verhoogde verwarming die veroorzaakt de atomen rond verschuiving in het rooster netwerk en botsen met elektronen .

Wanneer supergeleider materialen afkoelen tot hun kritische temperaturen , nemen ze supergeleidende eigenschappen in de vorm van kristalrooster structuren, bestaande uit terugkerende onderkasten . Deze structuren zijn toegenomen stabiliteit omdat elektronen binding kan een onbeperkte stroom van stroom .

Volgens het BCS ( Bardeen Cooper Schreiffer ) Theorie , de super koude temperaturen vertragen moleculaire trillingen op het punt waar de elektronen vormen paren die reizen door het rooster structuur , het creëren van leegstaande paden. Elektronenparen volgende langs het pad zijn vrij , en deze stroom kan blijven voor onbepaalde tijd stroomt .
Type 1

Deze categorie supergeleider bevat metalen die sommige geleidbaarheid vertonen bij kamertemperatuur, maar vereisen onderkoeling temperaturen voldoende vertragen de moleculaire vibraties ongehinderd elektronenstroom te vergemakkelijken . De structuur bestaat uit zuiver metaal roosters , en hun kritische temperaturen naderen het absolute nulpunt ( -459,67 graden Fahrenheit ) . Aluminium, lood , kwik , tin , titaan , wolfraam en zink zijn Type 1 supergeleiders.
Type 2

Deze halfgeleiders staan ​​bekend als harde supergeleiders , omdat hun overgang van een normale toestand naar een supergeleidende toestand is gradueel . Onderzoekers ontwikkelden deze synthetische geleiders in laboratoria . Hun rooster structuren zijn meestal op basis van metaal , met inbegrip van vanadium , technetium , niobium , metaalverbindingen en legeringen . De vereiste kritische temperatuur hoger , van -459,67 ° tot ongeveer -211,27 graden Fahrenheit . Binnen dit bereik van kritische temperaturen , wetenschappers vinden meer praktische toepassingen voor wetenschappelijk en commercieel gebruik .
Keramische en organische supergeleiders

Keramische materialen functioneren meestal als isolatoren , maar high - temperatuur supergeleiders zijn keramische materialen met lagen van koper - oxide intermitterend gescheiden met lagen bevattende barium en andere materialen , die de roosterstructuur typisch supergeleiders . De kritische temperatuur -234,67 graden Fahrenheit geeft keramische supergeleiders het voordeel dat zij kunnen werken met vloeibare stikstof koeling . Onderzoekers hebben een probleem met keramiek gevonden , in dat ze moeilijk te kneden tot bruikbare vormen . Dit heeft het onderzoek voor onbepaalde tijd uitgesteld .

Organische geleiders zijn materialen samengesteld uit grote organische moleculen die een gemiddelde van 20 atomen . Deze categorie van moleculaire supergeleiders omvat moleculaire zouten , polymeren en zuivere koolstof systemen in rooster formaties .