Language
Country/Area
No result found
Тайна раскрыта: как кристаллическая структура YBCO влияет на его сверхпроводящие свойства?
В мире сверхпроводников оксид иттрия-бария-меди (YBCO), несомненно, является яркой звездой. Сверхпроводящие свойства YBCO, первого материала со сверхпроводимостью выше точки кипения жидкого азота (77 К), изменили представление научного сообщества о высокотемпературных сверхпроводниках. Его сверхпроводящие свойства тесно связаны с его уникальной кристаллической структурой, которую мы и рассмотрим сегодня.
Химическая формула YBCO — YBa2Cu3O7−x, где изменения x напрямую влияют на сверхпроводящие свойства, особенно на содержание кислорода.
Обзор истории
В 1986 году Джордж Беднорц и Карл Мюллер, работая в лаборатории IBM, обнаружили, что некоторые полупроводниковые оксиды обладают сверхпроводимостью при относительно высоких температурах. В частности, впервые было сообщено, что оксид иттрия-бария-меди имеет критическую температуру сверхпроводящего перехода (Tc) 93К, что с тех пор послужило толчком к исследованию других высокотемпературных сверхпроводящих материалов.
Команда, которая продолжила улучшать это исследование, обнаружила, что структура YBCO представляет собой дефектную структуру перовскита, состоящую из переплетенных плоскостей CuO4 и CuO2. Это глубокое понимание кристаллической структуры заложило хорошую основу для сверхпроводящих свойств материала. . База.
Кристаллическая структура YBCO
YBCO — это кристаллический материал с дефектной структурой перовскита, состоящий из слоистых единиц CuO4 и ленточной структуры, параллельной CuO2. Эти линейные структуры CuO4 придают YBCO уникальные свойства электронного транспорта, такие как сочетание превосходной электропроводности и низких потерь энергии.
Содержание O влияет на кристаллическую структуру и сверхпроводящие свойства YBCO. Когда x близок к 0,07, материал достигает наилучшего сверхпроводящего состояния при 93 К, что является пиком его возможностей по хранению энергии и передаче тока.
Структурные особенности материала открывают путь к сверхпроводимости, но дефекты кристаллов и несовершенства структуры могут повлиять на стабильность сверхпроводящих свойств.
Синтез YBCO
Синтез YBCO начинается с нагревания смеси металлических карбонатов калия, процесса, в котором зависимость от кислорода имеет решающее значение. В последние годы для управления процессом кристаллизации используют трифторуксусную кислоту (ТФУ), что делает получение YBCO более эффективным. В этом процессе оптимизация структуры помогает улучшить критическую плотность тока YBCO, что имеет решающее значение для практического применения. Потенциальные применения
Возможные области применения YBCO весьма обширны и включают в себя магнитно-резонансные томографы, системы магнитной левитации и джозефсоновские переходы. Однако из-за различий в характеристиках монокристаллов и поликристаллических материалов YBCO не получил широкого распространения в практических применениях. Критическая плотность тока поликристаллов относительно низкая, что затрудняет улучшение сверхпроводимости.
Перспективы на будущее
С развитием технологий производство YBCO также претерпело новые изменения. Процесс производства тонкой пленки YBCO на эластичных металлических лентах и инновационная технология осаждения делают YBCO более подходящим для различных высокотехнологичных применений. Эти достижения широко используются в будущих передовых областях, таких как термоядерные реакторы.
В настоящее время для преодоления проблем, с которыми сталкивается YBCO в области кристаллической структуры и сверхпроводящих свойств, исследователи изучают важность модификации поверхности материала и новых технологий синтеза.
Дальнейшие исследования YBCO в области сверхпроводников позволят определить, сможет ли он стать основным элементом для будущей передачи энергии и ее применения. В стремлении к более производительным сверхпроводящим материалам характеристики, продемонстрированные YBCO, несомненно, достойны нашего углубленного обсуждения. Какие технические узкие места могут преодолеть будущие сверхпроводящие материалы и какие возможности это принесет?
