• 第二類超導體

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    第二類超導體

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    在超導性中,II 型超導體是一種超導體,它在中間溫度和超導相之上的場中表現出混合普通和超導特性的中間相。它還具有在施加外部磁場時形成磁場渦流的特征。這發生 高于某個臨界場強 Hc1。 渦流密度隨著場強的增加而增加。 在更高的臨界場 Hc2 下,超導性被破壞。 第二類超導體沒有表現出完整的邁斯納效應

    歷史

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    1935年,Rjabinin和Shubnikov通過實驗發現了第二類超導體。 1950年,Lev Landau和Vitaly Ginzburg在他們關于Ginzburg-Landau理論的論文中進一步發展了兩種超導體的理論。 在他們的論點中,I 型超導體具有正的超導體-正常金屬邊界的自由能。 Ginzburg 和 Landau 指出了在強磁場中應該形成非均勻狀態的 II 型超導體的可能性。 然而,當時所有已知的超導體都是 I 型,他們評論說沒有實驗動機來考慮 II 型超導態的精確結構。 Alexei Alexeyevich Abrikosov 極大地改進了 II 型超導狀態在磁場中的行為理論,他詳細闡述了 Lars Onsager 和 Richard Feynman 關于超流體中量子渦旋的想法。 超導體中的量子渦旋解決方案也與 Fritz London 在超導體中的磁通量量化方面的工作密切相關。 2003 年諾貝爾物理學獎因 II 型超導理論而獲得。

    漩渦狀態

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    除了倫敦磁場穿透深度 λ 之外,Ginzburg-Landau 理論還引入了超導相干長度 ξ。 根據 Ginzburg-Landau 理論,在 II 型超導體中 λ / ξ >; 1 / 2 {displaystyle lambda /xi >1/{sqrt {2}}} 。 Ginzburg 和 Landau 表明這會導致超導相和正常相之間的界面產生負能量。 自 20 世紀 30 年代中期倫敦兄弟的早期作品以來,負界面能的存在也為人所知。 負界面能表明系統對于最大化此類界面的數量應該是不穩定的。 直到 1936 年 Shubnikov 的實驗發現了兩個臨界場,才觀察到這種不穩定性。

    1952 年,Zavaritskii 也報告了對 II 型超導性的觀察。 Fritz London 證明了磁通量可以通過具有整數相繞組并攜帶量子化磁通量的拓撲缺陷穿透超導體。 Onsager 和 Feynman 證明量子渦流應該在超流體中形成。

    A. A. Abrikosov 在 1957 年發表的一篇論文概括了這些想法。 在非常短的相干長度的限制下,渦旋解決方案與倫敦的 fluxoid 相同,其中渦核近似為銳截止而不是渦旋中心附近的超導冷凝物逐漸消失。 Abrikosov 發現渦旋排列成一個規則的陣列,稱為渦旋晶格。 在所謂的上臨界磁場附近,超導體在外場中的問題等同于旋轉超流體中的渦流狀態問題,由 Lars Onsager 和 Richard Feynman 討論。

    通量釘扎

    在渦流狀態下,稱為通量釘扎的現象成為可能。 這對于 I 型超導體是不可能的,因為它們不能被磁場穿透。

    如果超導體在磁場中被冷卻,磁場就會被捕獲,這可以讓超導體懸浮在磁鐵上,有可能形成無摩擦的接頭或軸承。 通過電梯、無摩擦接頭和運輸等許多實施,可以看出磁通釘扎的價值。 超導層越薄,暴露在磁場中時發生的釘扎就越強。

    第二類超導體

    材料

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    第二類超導體通常由金屬合金或復合氧化物陶瓷制成。 所有的高溫超導體都是II型超導體。 雖然大多數元素超導體是 I 型,但鈮、釩和锝是 II 型元素超導體。 摻硼金剛石和硅也是 II 型超導體。 金屬合金超導體也可以表現出 II 型行為(例如鈮鈦,應用超導中最常見的超導體之一),以及鈮錫等金屬間化合物

    其他 II 型實例是已達到最高超導臨界溫度的銅酸鹽-鈦礦陶瓷材料。 其中包括 La1.85Ba0.15CuO4、BSCCO 和 YBCO(釔-鋇-銅-氧化物),后者作為xxx種在液氮沸點 (77 K) 以上實現超導性的材料而聞名。

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    詞條目錄
    1. 第二類超導體
    2. 歷史
    3. 漩渦狀態
    4. 通量釘扎
    5. 材料

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