ابررسانایی چیست؟

0
4428

در سال ۱۹۰۸ هایک کمرلینگ اونز هلندی در دانشگاه لیدن موفق به تولید هلیوم مایع گردید و با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود یک درجه کلوین برسد. یکی از اولین بررسی‌هایی که اونز با دسترسی به این درجه حرارت پایین انجام داد، مطالعه تغییرات مقاومت الکتریکی فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندین سال قبل از آن معلوم شده بود که مقاومت فلزات وقتی دمای آنها به کمتر از دمای اتاق برسد کاهش پیدا می‌کند؛ اما معلوم نبود که اگر درجه حرارت تا حدود کلوین تنزل یابد، مقاومت تا چه حد کاهش می‌یابد. اونز که با پلاتینیوم کار می‌کرد متوجه شد که سرد شدن نمونه پلاتینیوم با اندکی کاهش در مقاومت الکتریکی آن همراه است که متناسب با خلوص نمونه متغیر بود. در آن زمان خالص‌ترین فلز قابل دسترس جیوه بود و اونز در تلاش برای به دست آوردن رفتار فلز خیلی خالص، مقاومت جیوه خالص را در دماهای مختلف اندازه گرفت. در سال ۱۹۱۱ وی دریافت که در درجه حرارت خیلی پایین، مقاومت جیوه تا حد غیرقابل اندازه‌گیری کاهش می‌یابد که البته موضوع شگفت‌انگیزی نبود اما نحوه از بین رفتن مقاومت غیر منتظره به نظر می‌رسید.

اونز مشاهده نمود هنگامی که درجه حرارت جیوه به سمت صفر درجه مطلق تنزل داده می‌شود، کاهش آرام مقاومت ناگهان در حدود ۴ درجه کلوین با افت بسیار بزرگی مواجه شده و پایین‌تر از این درجه حرارت، جیوه هیچ‌گونه مقاومتی از خود نشان نمی‌داد. همچنین این گذار ناگهانی به حالت بی‌مقاومتی، فقط مربوط به خواص فلزات نمی‌شد و حتی در جیوه ناخالص نیز اتفاق می‌افتاد. اونز به این نتیجه رسید که پایین تر از ۴ درجه کلوین، جیوه به حالت دیگری از خواص الکتریکی که کاملا با حالتهای شناخته شده قبلی متفاوت بود رسیده است. این حالت تازه «ابررسانایی» نام گرفت.

مدتی بعد مشخص شد که با تغییر برخی شرایط مانند افزایش دوباره دما، ابررسانایی از بین می‌رود یعنی مقاومت الکتریکی فلزاتی که به وضعیت ابررسانایی رسیده‌اند، مجددا قابل بازیابی است. همچنین با بررسی خصوصیتهای مغناطیسی فلزات ابررسانا، مشخص شد که اگر یک میدان مغناطیسی قوی به ابررسانا اعمال شود، خواص مغناطیسی فلز ابررسانا نسبت به درجه حرارت‌های معمولی بسیار متفاوت می‌باشد. بر اساس تحقیقات انجام شده، تاکنون مشخص شده است که نصف عناصر فلزی و همچنین برخی آلیاژها و سرامیکها در درجه حرارت‌های پایین ابررسانا می‌شوند. مشکل اصلی در استفاده از ابررساناها، ایجاد دمای بسیار پایین آن است. دمای ابررسانایی برای ابررساناهای اولیه در حدود کمتر از ۲۵ درجه کلوین (۲۴۸- درجه سانتیگراد) بود و تنها با کمک ئیدروژن یا هلیوم مایع مهیا می‌شد که بسیار گران قیمت و خطرناک است. بعد از حدود هفت دهه از کشف ابررساناهای معمولی، سرانجام در سال ۱۹۸۶ مواد سرامیکی جدیدی از نوع اکسیدهای مس کشف شدند که در دمای بالاتر از ۷۷ درجه کلوین که دمای جوش نیتروژن مایع است، توانایی بروز خاصیت ابررسانایی داشتند و به ابررساناهای دمابالا (HTS) معروف شدند. تحقیقات صورت گرفته تا سال ۲۰۰۵ منجر به ساخت ابررساناهایی شده است که در فشار بالا و دمای حدود ۱۶۵ درجه کلوین (۱۰۸- درجه سانتیگراد) ابررسانا می‌شوند. 

www.hts.blogfa.com

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید