آشنايي با ابررسانه 21 ص

دسته بندي : دانش آموزی و دانشجویی » دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 23 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏فصل اول
‏آشنايي با ابررسانه
‏1-1 مقدمه
‏در سال 1911، كامرلينگ اونس‏ H. Komerling - Onnes
‏ هنگام كار كردن در آزمايشگاه دماي پايين خود كشف كرد كه در دماي چند درجه بالاي صفر مطلق، k‏ 2/4، جريان الكتريسيته مي تواند بدون هيچ اتلاف اختلاف پتانسيل در فلز جيوه جريان پيدا كند. او اين واقعه منحصر به فرد را ابررسانايي
‏ Superconductivity
‏ ناميد. كامرينگ در سخنراني نوبل سال 1913 گزارش داد كه حالت ابررسانايي مي تواند به وسيله اعمال ميدان مغناطيسي به اندازه كافي بزرگ از بين رود.
‏در حالي كه يك جريان القاء شده در يك حلقه بسته ابررسانا به مدت زمان فوق العاده زيادي باقي مي ماند و از بين نمي رود. او اين رخداد را به طور عملي با آغاز يك جريان ابررساني در يك سيم پيچ در آزمايشگاه ليدن و سپس حمل سيم پيچ همراه با سرد كننده‏‌‏اي كه آن را سرد نگه مي‏‌‏داشت، به دانشگاه كمنويج به عموم نشان داد‏. بعد از كشف، ابررسانايي در بيش از يك هزار فلز، آلياژ، تركيبات و حتي شب‏ه رساناها يافت شد. [1]، اما هيچ نظريه اي براي توضيح ابررسانايي در طول 46 سال بعد از كشف ارائه نگرديد. اولين دليل آن مي تواند اين باشد كه جامعه فيزيك تا حدود 20 سال مباني علمي لازم براي ارائه راه حل براي اين مساله را نداشت: تئوري كوانتم فلزات معمولي. دوم اين كه تا سال 1933، هيچ آزمايش اساسي در اين زمينه انجام نشد.
‏در اين سال مايسنو و اوشنفلو گفتند كه يك ابررسانا نه تنها در برابر عبور جريان مقاومت صفر دارد،بلكه به‏‌‏طور هم‏‌‏زمان‏‌‏ ‏خاصيت ديامغناطيس‏‌‏نيز از خود نشان مي‏‌‏دهد.در سال1934، گورتر و كايسيمير‏ Gorter & Kasimier
‏ مدل دو مشاوره‏‌‏اي را ارائه دادند.
‏طبق اين مدل ابررسانا از دو نوع الكترون آزاد تشكيل شده:1- ابرالكترون (n2‏) 2- الكترون‏‌‏هاي معمولي(nn‏)با افزايش دما از صفر تا Tc‏ چگالي الكترون‏‌‏هاي ابررسانشي كاهش و به چگالي الكترون‏‌‏هاي معمولي اضافه مي شود و در دماي انتقال تمام الكترون ها به صورت الكترون هاي معمولي در مي آيند.
‏سوم اينكه، وقتي مباني علمي لازم بدست آمد، به زودي واضح شد كه انرژي مشخصه وابسته به تشكيل ابررسانايي بسيار كوچك مي باشد، حدود يك ميليونيم انرژي الكتروني مشخصه حالت عادي، بنابراين نظريه پردازان توجه شان را به توسعه يك تفسير رويدادي از جريان ابررسانايي جلب كردند. اين مسير را لاندئو
‏ Landau
‏ ‏ر‏هبري مي كرد‏. كسي كه در سال 1953 به همراه گينزبرگ‏ Ginzburg
‏ يك تئوري پديده شناختي را مطرح كردند و يك سري معادلات را فرمول بندي كردند، اما هرگز نتوانستند علت رخ دادن اين پديده را توضيح دهند.[2]
‏يك كليد راهنما در سال 1950 ميلادي بدست آمد، وقتي كه محققان در دانشگاه روتگزر كشف كردند كه دماي انتقال به حالت ابررسانايي سرب با عكس M‏ ‏ارتباط دارد. M.M‏ جرم ايزوتوپ سرب است. از آنجا كه انرژي الرزشي شبكه همان بستگي را با M‏ ‏ دارد، كوانتا‏ي پايه آنها، فونون ها، بايد نقش‏ي در ظهور حالت ابررسانايي داشته باشند. سرانجام در سال 1957، سه فيزيك دان به نام‏‌‏هاي باردين، كوپر و شيرفر‏ Bardin & Cooper & Schrieffer
‏ نظريه ميكروسكوپي خود را ارائه كردند كه بعدا به نام تئوري BCS‏ شناخته شد.
‏در سال 1965 نقش فونونها در دماي گذار ابررسانايي در اثر ايزوتوپ تاييدي بر نظريه BCS‏ بود. همچنين كوانتش شار و جريان تونلي شاهدان ديگري بر باور اين نظريه بودند.
‏سومين رخداد مهم در تاريخ ابررسانايي در سال 1986 اتفاق افتاد. تا اين سال دانشمندان تلاش زيادي را مصروف كشف ابررسانا با دماي انتقال بالاتر كردند. ولي تنها ثمره اين تلاش‏‌‏ها ماده ‏ با k‏23‏بود كه در سال‏1973‏كشف شد. تا اينكه در سال1986، بدنور و مول‏ر‏ Bednorz & Muller
‏ در حال كار كردن از آزمايشگاه IBM‏ نزديك شهر زوريخ سوئيس، مقاله اي با عنوان‏«‏ امكان در رساناي دماي بالا در سيستم "Ba-La-Cu-O"‏ منتشر كردند‏.[‏؟‏ ]‏
‏اين كشف باعث ايجاد زمينه اي جديد در علم فيزيك شد: مطالعه ابررساناهاي دماي بالا در سال 1987 اين دو دانشمند با فرض اينكه مواد با اثر جان تلر‏ Jan Teller‏ : اثر جان- تلر در آن يك مولكول يا يك مجموعه مولكولي با يك حالت الكتروني تبهگن مي تواند از نظر ساختاري واپيچيده شود و به حالتي با درجه تقارن پايين تر برود و تبهگني را از بين ببرد. اين مطلب اولين بار در سال 1983 در مطالعات تركيبات بين فلزي با باند باريك در يك مدل زنجيره خطي پيشنهاد شده بود. مجموعه هاي شامل يونهاي مياني فلزات واسط با ظرفيتهاي خاص، اين اثر را نشان مي دهند.
‏بدنورز و مولر با توجه به اطلاعاتي كه از يونهاي جان ‏–‏ تلر منزوي در عايقهاي پرووسكيت وجود داشت، فرض كردند كه اين مدل را مي توان در مورد اكسيدها نيز به كاربرد، مشروط بر اسنكه بتوان آنها را به رسانا تبديل كرد. اكسيدهاي شامل يونهاي فلز واسط با اوربيتال هاي به طور پاره اي جزئي مانند ‏يا ‏اثر قوي جان ‏–‏ تلر را به نمايش مي گذارند[1].
‏ مشخص نيز مي توانند ابررساناهايي با دماي گذار بالا توليد كنند، اكسيد نيكلي را بررسي كردند، كه ابررسانايي را نشان نداد سپس آنها اكسيدهاي مس را مورد بررسي قرار دادند، ‏واقع در هشت وجهي متشكل از اتمهاي اكسيژن، اثر جان تلر بزرگي از خود نشان مي داد. آنها نمونه هايي از مس- لانتانيوم- باريم در اختيار داشتند كه بر خلاف پيشگويي نظريه BCS‏ اوليه، دماهاي گذار بالاتر از K‏ 35 را نشان مي دادند. طي مدت زمان كوتاهي‏
‏ Y-Ba-Cu-O‏ (YBCO‏ يا 123Y‏) با دماي گذار بالاي K‏ 80 ساخته شد.[2و4]
‏از آنجايي كه كار با نيتروژن مايع راحت تر و كم هزينه تر از كار با هليم مايع مي باشد، كشف اين ابررساناها تحول بزرگي در زمينه تحقيقاتي بوجود آورد، مطالعه ابرساناهاي دماي بالا چنان گسترش يافته است كه محققان بسياري به دنبال نظريه ميكروسكوپي براي توجيه خواص غير عادي اين مواد هستند.
‏در سال 1988 دو دسته تركيبات جديد ابررسانايي كشف شدند اين تركيبات عبارت بودند از Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)‏ وTi-Ba-Ca-Cu-O(TBCCO)‏ كه مانند123Y‏ شامل دسته صفحات‏ ‏بودند. به دنبال آن در سال 1993 تركيبات اكسيد جيوه يافت شدند كه دماي گذار آنها براي فازهاي مختلف بين 94 تا 165 كلوين است. دماي گذار ‏در فشار اتمسفر، K‏ 135 است كه در فشار بالاتر به بالاي K‏ 60 اهم مي رسد[5 و2].