Die Struktur der Supraleiter

Supraleiter hat die Fähigkeit, elektrischen Strom ohne elektrischen Widerstand leiten , wenn es seine kritische Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt . Beständigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit einer Substanz, um den Durchgang eines elektrischen Stroms zu widerstehen. Der spezifische Widerstand der metallischen Leiter abnimmt, wenn die Temperatur sinkt , aber die Anwesenheit von Verunreinigungen in der molekularen Gitterstruktur der Metall Grenzen, zu verringern. Ein elektrischer Strom ohne Hindernisse durch eine Supraleiterdraht fließt, kann auf unbestimmte Zeit zu verschieben, benötigen keine Stromquelle . Kristallgitterstruktur

Elektronen in Bewegung bilden einen elektrischen Strom , aber Widerstand gegen elektrischen Fluss in einem Leiter führt zu einem Wärmestau . Zwei Faktoren, die Opposition gegen den Fluss von Elektrizität sind Verunreinigungen, die den Elektronenfluss behindern , indem Kollisionen und Schwingungen von der Heizung erhöht , die die Atome , um sich in der Gitternetzwerk verschieben und kollidieren mit beweglichen Elektronen verursachen resultieren.

Wenn Supraleitermaterialien zu kühlen, um ihre kritischen Temperaturen , nehmen sie auf supraleitende Eigenschaften in Form von Kristallgitterstrukturen der wiederkehrenden Grundeinheiten . Diese Strukturen haben die Stabilität erhöht, da Elektronen Bindung ermöglicht eine uneingeschränkte Stromfluss .

Nach den BCS ( Bardeen Cooper Schreiffer ) Theorie , die extrem kalten Temperaturen verlangsamen Molekülschwingungen auf den Punkt , wo die beweglichen Elektronen -Paare bilden , die Reise durch die Gitterstruktur , die Schaffung Wege frei . Elektronenpaare auf dem Weg nach frei sind , und dieser Strom fließt, kann auf unbestimmte Zeit fortzusetzen.
Typ 1

Diese Kategorie umfasst Supraleiter Metalle , die eine gewisse Leitfähigkeit zeigen bei Raumtemperatur , sondern Kühlung Temperaturen erfordern , um die Molekülschwingungen ausreichend zu verlangsamen, um ungehinderten Elektronenfluss zu erleichtern. Ihre Struktur ist aus reiner Metallgitterbesteht, und deren kritische Temperaturen absoluten Nullpunkt ( -459,67 Grad Celsius ) zu nähern. Aluminium , Blei, Quecksilber , Zinn, Titan , Wolfram und Zink sind Typ-1- Supraleiter.
Typ 2

Diese Halbleiter werden als harte Supraleiter bekannt, weil ihre Übergang von einem normalen Zustand in einen supraleitenden Zustand ist ein allmählicher . Die Forscher entwickelten diese synthetischen Leiter im Labor. Ihre Gitterstrukturensind in der Regel auf Metallbasis , einschließlich Vanadium, Technetium , Niob, metallische Verbindungen und Legierungen. Ihre erforderlichen kritischen Temperaturen höher sind, im Bereich von -459,67 Grad bis etwa -211,27 Grad Fahrenheit. In diesem Bereich der kritischen Temperaturen , finden Wissenschaftler mehr praktische Anwendungen für wissenschaftliche und kommerzielle Nutzung .
Keramik-und Organische Supraleiter

Keramische Materialien arbeiten meist als Isolatoren, aber qualitativ Supraleiter sind keramische Materialien mit Schichten aus Kupfer-Oxid- Schichten intermittierend mit Barium und andere Materialien, die beabstandet sind, bilden die Gitterstruktur typisch für Supraleiter. Die kritische Temperatur von -234,67 Grad Fahrenheit keramischen Supraleitern gibt den Vorteil, daß sie mit Flüssigstickstoffkühlung betrieben werden kann . Forscher haben ein Problem mit Keramik gefunden , daß sie schwierig in nützliche Formen zu formen sind . Dies hat die Forschung auf unbestimmte Zeit verzögert.

Organische Leiter sind Materialien von großen organischen Molekülen mit durchschnittlich 20 Kohlenstoffatomen zusammengesetzt ist. Diese Kategorie von molekularen Supraleiter umfasst molekulare Salze , Polymere und reinem Kohlenstoff Systeme in Gitterformationen.