Bài giảng Siêu dẫn nhiệt độ thấp

hất siêu dẫn .1914,ông chế tạo được nam châm siêu dẫn đầu tiênhistory1914,phát hiện hiện tượng dòng điện phá vỡ tính siêu dẫn1930 hợp kim đầu tiên được tìm ra1933 ,Meisser và och senfeld phát hiện hiêu ứng Meisser.1957,cooper,bardeen,Schriffer đưa ra lý thuyết BCS giải thích hầu hết các tính chất cơ bản của siêu dẫn lúc bấy giờ.MeissnerHistory Đến tháng 1/1986 tại Zurich, hai nhà khoa học Alex Muller và Georg Bednorz tình cờ phát hiện ra một chất gốm mà các yếu tố cấu thành là: Lantan, Đồng, Bari, Oxit kim loại. Đánh dấu siêu dẫn nhiệt độ thấp có thể tìm thấy ở không chỉ kim loại hay hợp kimhistoryCũng tại hội nghị khoa học này, các nhà khoa học còn thảo luận tới phát minh mới về chất siêu lỏng (nó cũng hoạt động ở nhiệt độ rất thấp, tới giới hạn tối đa của độ âm) và nó không có độ bám dính, nghĩa là không có ma sát, nếu tác động quay tròn, chúng sẽ không dừng lại. Đây cũng được coi như dạng một chuyển động vĩnh cửu trong chất lỏng .historyNhưng thực tế cho thấy, những chất gốm được tạo thành siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn 100 độ K lại tỏ ra không được ổn định vì nó nhanh chóng mất đi tính siêu dẫn DefinationA)Khái niệm nhiệt độ thấp:Trong lĩnh vực vật lí và siêu dẫn người ta cho rằng vùng nhiệt độ thấp là vùng nhiệt độ T < 100K. Nhiệt độ thấp nhất hiện nay tạo được là 10^-9K đến 10^-11KdefinationB) Siêu dẫn : Là trạng thái phụ thuộc vào nhiệt độ tới hạn mà ở đó nó cho phép dòng điện chạy qua trong trạng thái không có điện trở và khi đạt siêu dẫn vào trong từ trường thì từ trường bị đẩy ra khỏi nó.DefinationC)Khái niệm siêu dẫn nhiệt độ thấp: Một chất nào đó khi ta hạ nhiệt độ xuống một nhiệt độ xác định trong khoảng nhiệt độ < 24K,điện trở của nó đột nhiên biến mất thi ta nói vật liệu đó đang ở trạng thái siêu dẫn nhiệt độ thấp.Properties Đặc tính riêng thứ nhất : nếu truyền một dòng điện vào một mạch làm bằng chất siêu dẫn thì dòng điện sẽ chạy trong đó mãi mà không suy giảm, vì nó không gặp một trở kháng nào trên đường đi, nghĩa là năng lượng điện không bị tiêu hao trong quá trình chuyển tải điện từ nơi này sang nơi khác. Đây được coi như một dạng chuyển động vĩnh cửu trong điện năng.Properties Hệ quả :siêu dẫn có từ trở vô cùng lớn,không cho phếp từ trường tồn tại trong nó,như một vất liệu nghịch từ lý tưởng MeissnerHiệu ứng MeissnerHiệu ứng meissner được phát hiện vào năm 1930 (như đã nói ở trên) Meissner đã phát hiện ra rằng khi làm lạnh chất siêu dẫn trong từ trường thì từ trường B sẽ bị đẩy ra khỏi lòng chất siêu dẫn.Hình ảnh minh họa về hiệu ứng MeissnerPropertiesĐặc tính thứ hai: Những chất siêu dẫn nhiệt độ thấp có thể tạo ra những từ trường rất mạnh. Mọi chất siêu dẫn đều làm ra từ trường; mặt khác, dòng điện chạy trong chất siêu dẫn lại không gặp phải một kháng trở nào, do đó từ trường siêu dẫn sản sinh ra rất mạnh. Nhờ đó,con người có thể tạo ra từ trường mạnh gấp tới 200 ngàn lần so với từ trường của Trái đất.Properties Đặc tính thứ ba : Nếu hai chất siêu dẫn được đặt gần nhau (nhưng không chạm nhau) thì các điện tử có thể nhảy qua như thể hai chất dẫn điện ấy tiếp xúc với nhau. Chỗ mà dòng điện nhẩy qua, người ta gọi là “khớp nối Josephson”. Nhưng dòng điện chạy qua khớp nối ấy rất nhậy cảm với những biến đổi của điện trường và từ trường bên ngoài PrincipleLý thuyết BCS (giới thiệu)BCS Theory of Superconductivity Lý thuyết đầu tiên được công nhận rộng rãi và đạt được những thành công là Lý thuyết được phát triển nhưng ănm 1957 bởi John Bardeen, Leon Cooper, and Robert Schrieffer. Chìa khóa trong tư tưởng của lý thuýet mnày chính là cặp electron gần mức Fecmi trong cặp Cooper tương tác với mạng tinh thể. Sự ghép cặp là hệ quả của lực hút yếu giữa những electron liên quan tới dao động mạng tinh thể; sự ghép cặp tạo thành lưới còn được gọi là tương tác phonon.ClassficationDựa trên tính chất từ :dựa trên đường cong từ hóa +) siêu dẫn loại 1: siêu dẫn tuân theo hiệu ứng meissner có hê số khử tù đúng bằng -1(-1/4Π trong đơn vị CGS),đườn cong từ hóa có dạng dạng đường thẳng qua gốc tọa độ ,hệ số góc -1.Chúng là chất nghịch từ lý tưởng.(đot thị)Classfication +) siêu dẫn loại 2: đồ thị từ hóa có phần đầu là chất nghịch từ lí tưởng,giai đoạn hỗn hợp là 1 dạng đan xen giữa siêu dẫn và không siêu dẫn.Từ trường tồn tại trong cả vật liệu siêu dẫn.( đò thị)miền 2 của siêu dẫn loại 2 cho phép từ trường thấm sâu bên trong lòng vật liệu siêu dẫn Phần đầu là chất nghịch từ lý tưởng còn giai đoạn hỗn hợp là 1 dạng đan xen giữa siêu dẫn và không siêu dẫn. Từ trường tồn tại cả trong vật liệu siêu dẫnApplicationMột bó dây cáp truyền dẫn được 5 gigawatt – tương đương với sản lượng của 5 nhà máy điện hạt nhân – có thể nằm gọn trong một đường ống với đường kính chỉ 3 feet chôn được dưới lòng đất !!! Siêu máy tính. Các nút bấm tí hon làm bằng chất siêu dẫn sẽ giúp máy tính đạt được tốc độ một nghìn nghìn tỉ phép tính mỗi giây. Bom E. Từ trường siêu dẫn sẽ tạo ra một dao động để huỷ thiết bị truyền động điện tử. Thiết bị này đã từng được quân đội Mỹ sử dụng năm 2003.                                          Maglev trains sử dụng chất siêu dẫn để nâng bổng con tàu lên tren thanh siêu dẫn. Ở đó cho phép nó hạn chế được lực cản, ma sát và đạt được vận tốc cực lớn con tàu bên cạnh được chế tạo lắp đưatj tại the Old Dominion University ở Hampton, Virginia. Đó là con tàu đầu tiên được láp đặt tại Mỹ. Tuy nhiên do chiều dài khá nhỏ nên nó chỉ đạt được vận tốc cỡ 40 dặm một giừo (~60 km/h). Những con tàu Mglev có thể đạt được những vận tốc lớn hơn và chạm tới 300 dặm một giừo (~500 Km/h). Một trong những con tàu mới nhất được lắp đặt tai Thượng Hải vượt qua mốc 500 Km/h (310 mph).  Superconductor's magnetic properties have also been used in particle accelerators such as the new Large Hadron Collider at CERN. Superconducors used instead of normal wire in electric generators increase efficiency, and superconductors can be used to stabilize power grids. Superconducting wire can also be used to save space in wiring for large cities. Two hundred and fifty pounds of liquid-nitrogen cooled superconducting wire is enough to replace nine tons of conventional copper wire. As new properties of superconductors are being discovered, and superconducting temperature limits are being exceeded with new compounds, new uses for superconductors are bound to be implemented in today's high-tech world.                                        MRI (Magnetic Resonance Imaging) machines là loại máy sử dụng nam câm siêu dẫn để có một từ trường đủ mạnh để cho nguyên tử hydro bên trong chất béo của con người và các phân tử nước được tăng lên mức năng lượng nào đó có thể đo được bằng các dụng cụ đặc biệt. SQUIDS (Superconducting Quantum Interference Device= máy giao thoa lượng tử dùng siêu dẫn ) có thể sử dụng như mtj máy cộng hưởng từ tuy nhiên không cần từ trường mạnh. Họ có thể xác định được sự thay đổi từ trường rất nhỏ. Và cũng có thể sử dụng cho những trường hợp xác định một cách chính xác các chuyển động. máy gia tốc mạnh để nghiên cứu đặc tính gốc của nguyên tử. thành quả của siêu dẫn có thể áp dụng để tạo ra những thiết bị quan sát vì sao, hành tinh, hoặc bề mặt trái đất và giúp giải thích cơ chế của một số vật thể lạ trong vũ trụ, như những vì sao Neutron, những vật thể siêu rắn sót lại của những ngôi sao phát nổ trước khi tắt mà người ta nghĩ là có đặc tính xoay vòng tương tự với chất siêu dẫn lỏng THE ENDCảm ơn tất cả các bạn đã tham gia buổi semina của chúng tôi ngày hôm nay chúc thành công