Окси́д и́ттрия-ба́рия-ме́ди , также известный как YBCO (разговорное произношение: и-бэ-ко ) — широко применяемый высокотемпературный сверхпроводник , известный тем, что он является первым полученным сверхпроводником с критической температурой больше 77 К — температуры кипения азота .

Химическая формула — ${\displaystyle {\ce {YBa2Cu3O_{7-x}}}}$ . Критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние ${\displaystyle T_{c}}$ = 93 К.

Относится к сверхпроводникам второго рода .

История

Рассматриваемый сверхпроводник был получен в 1987 году в (UAH) У Маокунем и в Хьюстонском университете .

Получение этого материала означало возможность широкого промышленного использования сверхпроводников, так как стало возможным использование для охлаждения для получения сверхпроводимости сравнительно дешёвого и доступного жидкого азота .

Природа сверхпроводимости

Исследования физиков из Университета Британской Колумбии (UBC) показали, что высокотемпературная сверхпроводимость, наблюдаемая в некоторых оксидах меди связана с так называемыми «некогерентными возбуждениями». Это первые исследования, в которых удалось непосредственно определить, в каких режимах электроны ведут себя как отдельные частицы, а в каких — как неразрывная многочастичная сущность. Этот успех стал возможен благодаря новым спектроскопическим технологиям и специально выращенным в университете сверхчистым кристаллам купратов. В нормальных условиях купраты являются изоляторами и не проводят электрический ток, однако если из них удалить часть электронов (или, как говорят, легировать дырками), то при охлаждении они переходят в сверхпроводящее состояние. Оптимальным называется легирование, для которого сверхпроводящая фаза достигается при максимальной температуре. Выделяют также недолегированные и перелегированные образцы.

Одним из центральных вопросов в понимании механизмов высокотемпературной сверхпроводимости является вопрос о том, как ведут себя электроны в сверхпроводящей фазе. Существует две теории: в первой электроны представляют собой отдельные хорошо различимые квазичастицы ферми-жидкости, во второй — электроны настолько сильно связаны друг с другом, что отдельные частицы не различимы, это так называемый сильно коррелированный диэлектрик Мотта. Удалось показать, что в перелегированном состоянии электроны ведут себя как ферми-жидкость, состоящая из отдельных квазичастиц, но при переходе к недолегированному состоянию быстро становятся неразличимыми .

Структура

Свойства

Свойства материала зависят от метода получения образца .

Критическая температура (температура ниже которой возникает состояние сверхпроводимости) ${\displaystyle T_{c}}$ 93 К. Критическая индукция (поле при котором разрушается сверхпроводящее состояние) ${\displaystyle B_{c}}$ 5,7 Тл . Критическая плотность тока (ток свыше которого разрушается сверхпроводящее состояние) ${\displaystyle J_{c}}$ 7⋅10 ⁶ А/см².

Некоторые химические и физические свойства

• Молярная масса 666,19 Да .
• Плотность 6,3 г/см³.
• Температура плавления более 1000 °C.

Получение

Первый образец YBCO был получен при температуре 1000—1300 К в результате следующей химической реакции:

${\displaystyle {\ce {{4BaCO3}+{Y2(CO3)3}+{6CuCO3}+({\tfrac {1}{2}}-{\mathit {x}})O2->{2YBa2Cu3O_{7-{\mathit {x}}}}+{13CO2}\uparrow }}}$ .

Перспективы использования

1. Создание сверхпроводящих магнитов .
2. Создание генераторов и линий электропередач.
3. Аккумулирование электроэнергии.
4. Создание СКВИДов (сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор) .
5. Разработка сверхмощных турбогенераторов на основе сверхпроводимости .
6. Разработка .
7. Изготовление сверхпроводящих проводов .

См. также

• Станнид триниобия
• Ниобий-титан
• Сверхпроводники на основе железа
• Высокотемпературная сверхпроводимость

Примечания

Ссылки

• от 6 января 2012 на Wayback Machine .
• от 5 марта 2012 на Wayback Machine .

Литература

• Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников / Гинзберг Д. М.. — М. : Мир, 1990. — 543 с. — ISBN 5-03-001981-2 .
• Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников / Амит Гоял. — М. : Мир, 2009. — 431 с. — ISBN 978-5-382-01008-3 .
• Плакида Н. М. Высокотемпературные сверхпроводники.. — Дубна: ОИЯИ, 1990. — 154 с. — ISBN 5-7781-0030-2 .
• Антонов Ю. Ф. , Данилевич Я.Б. Криотурбогенератор КТГ-20: опыт создания и проблемы сверхпроводникового электромашиностроения.. — М. : Физматлит, 2013. — 600 с. — ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .

• Глебов И. А. Турбогенераторы с использованием сверхпроводимости.. — Л. : Наука : Ленингр. отд-ние, 1981. — 231 с.