Сверхпроводимость под давлением

Особое место среди простых веществ УПТА-группы занимает гелий. Во-первых, это наиболее трудно сжижаемый газ во-вторых, это единственный элемент, для которого твердое состояние достигается только при повышенном давлении (около 25 10 Па), в-третьих, в жидком состоянии гелий обладает особыми свойствами. Вплоть до температуры 2,172 К гелий — это бесцветная, прозрачная, легкая жидкость Не-1 (примерно в 10 раз легче воды). При отмеченной температуре наблюдается так называемый фазовый переход П рода (не сопровождаемый тепловым эффектом) и вплоть до сколь угодно низких температур, приближающихся к абсолютному нулю, гелий существует в виде жидкого Не-П. Эта жидкость с особыми и уникальными свойствами она практически не обладает вязкостью (сверхтекучесть), имеет колоссальную теплопроводность (в 3-10 раз больше гелия-1), а также проявляет ряд других аномальных эффектов. Эти явления связаны с тем, что при температуре 1—2 К длина волны де Бройля для атома гелия сравнима со средним межатомным расстоянием (т. е. объясняются с позиций квантовой механики). Поэтому сверхтекучий Не-П называют квантовой жидкостью. Из-за сверхтекучести гелий можно перевести в твердое состояние только под большим давлением. Существует глубокая аналогия между сверхтекучестью гелия-П и сверхпроводимостью металлов. При низких температурах свободные электроны в металлах также ведут себя как электронная квантовая жидкость . [c.391]

Неон используется в газосветных трубках, применяемых для рекламы, сигнализации и т. п. Гелий и криптоно-ксеноновая смесь используются редко ввиду их дефицитности. Последняя, благодаря очень низкой теплопроводности, иногда применяется для маломощных ламп специального назначения с высокой светоотдачей. Жидкий гелий применяется для получения очень низкой температуры, при которой у многих металлических веществ обнаруживается сверхпроводимость. Ее используют в новой технике, причем сверхпроводящие устройства погружают в ванну с жидким гелием. Смесь гелия с кислородом применяют для дыхания во время кессонных работ при повышенном давлении. Гелий используется для наполнения аэростатов и шаров-зондов, при получении титана, циркония и других- металлов, а также в иных научных и технических целях. [c.317]

Металлизация полупроводников, обладающих сравнительно узкой запрещенной зоной, начинается существенно ниже границы 2. Так, например, полупроводниковые кремний и германий переходят в металлическое состояние при комнатной температуре при давлениях 120 и 123-10 мм рт. ст. соответственно. Если сохранять эти давления и понижать температуру, то при Тв =6,7 К и Тое = 5,3 К кремний и германий обнаруживают сверхпроводимость. Наоборот, такое вещество, как никель, по-видимому, [2] при давлении 91-10 мм рт. ст. находится в диэлектрическом состоянии и лишь при давлении около 760 10 мм рт. ст. окончательно превращается в металл. [c.11]

Применяют гелий для наполнения аэростатов, а также для приготовления смеси кислородом (гелий заменяет азот воздуха), используемой при водолазных работах для предотвращения кессонной болезни при вдыхании обычного воздуха под повышенным давлением азот растворяется в крови, а затем выделяется из нее в виде пузырьков, которые закупоривают мелкие сосуды применение для дыхания смеси гелия с кислородом исключает в этих условиях наркотическое (анестезирующее) действие, оказываемое азотом под давлением. Важнейшее применение гелия — использование его в жидком состоянии для получения предельно низких температур при научных исследованиях, а также при изучении электрической сверхпроводимости. [c.107]

Белый и красный Ф.- диэлектрики, черный Ф,- полупроводник, модификации высокого давления, по-видимому, обладают металлич. св-вами. Сверхпроводимость наблюдается у модификаций Р V и Р VI ниже соотв. 4,7-6 К и 7,5-10 К (в зависимости от давления). [c.145]

Критическая температура (Т р), названная по предложению Д.И. Менделеева абсолютной температурой кипения - температура, при которой исчезает различие между жидко- и газообразным состоянием вещества. При температурах свыше Т р вещество переходит в сверхкритическое состояние без кипения и парообразования (фазовый переход 2-го рода), при котором теплота испарения, поверхностное натяжение и энергии межмолеку-лярного взаимодействия равны нулю. При сверхкритическом состоянии возникают характерные флуктуации плотности (расслоение по высоте сосуда), что приводит к рассеянию света, затуханию звука и другим аномальным явлениям, таким как сверхпроводимость и сверхтекучесть гелия. Вещество в сверхкритическом состоянии можно представить как совокупность изолированных друг от друга молекул (как молекулярный песок ). Для веществ, находящихся в сверхкритическом состоянии, не применимы закономерности абсорбции, адсорбции, экстракции и ректификации. Их в смесях с докритическими жидкостями можно разделить лишь гравитационным отстоем (см. 6.3.3). Критическое давление (Р р) - давление насыщенных паров химических веществ при критической температуре. Критический объем (У р) - удельный объем, занимаемый веществом при критических температуре и давлении. [c.96]

Азот в литосфере находится главным образов в виде сильно рассеянных отходов жизнедеятельности (-0,01%). Азот получают ректификацией жидкого воздуха, в котором его содержится 78% по объему. Азот кипит при атмосферном давлении и температуре — 196 °С, а кислород при —188 °С. Поэтому азот улетает, а кислород остается жидким в нижней части (кубе) ректификационной колонны. С помощью чистого азота создают инертную атмосферу во многих металлургических производствах. Жидкий азот, хранимый и транспортируемый в сосудах Дьюара с вакуумированными стенками, необходим для создания низких температур. При температуре жидкого азота измеряют низкотемпературную теплоемкость, вымораживают различные примеси в газах, изучают сверхпроводимость новых материалов на основе медно-бариево-редкоземельных керамик и т. д. [c.152]

Гелий незаменим для создания сверхнизких гелиевых температур, так как его температура кипения при атмосферном давлении составляет всего 4,3 К. Такие температуры нужны для исследований сверхпроводимости, сверхтекучести, а также для определения энтропии по третьему началу термодинамики. Гелий извлекают из природного газа путем глубокого вымораживания из газа всех остальных веществ. [c.170]

Иттрий парамагнитен, его магнитная восприимчивость при 298 К Х=-Ь 2.15-10- . Магнитная индукция иттрия (99,2%) при 293 К В = 0,56 Тл. В обычных условиях иттрий не обладает сверхпроводимостью вплоть до температур Гс=0,08-н0,1 К, а при давлении 12,0— [c.192]

Сверхпроводимость. Под влиянием высокого давления теллур становится сверхпроводником [c.361]

Методики приготовления образцов могут влиять на фазовые соотношения, даже если особое внимание было уделено тому, чтобы уменьшить содержание примесей до минимума. Хорошим примером тому служат тонкие пленки тугоплавких соединений. Фаза В системы Та—N неустойчива в массивных образцах, приготовленных при давлении N2 в 1 атм, но Шварц [9] наблюдал эту структуру в реактивно напыленных тонких пленках. Содержание примесей в этих пленках, вероятно, низкое, поскольку обсуждаемая фаза является сверхпроводником, а присутствие кислорода в любой тонкой пленке тугоплавкого нитрида со структурой 51 быстро уничтожает сверхпроводимость. [c.75]

В книге приведены отдельные, достаточно подробные работы, посвященные технике высоких давлений, свойствам металлов, влиянию давления на свойства газов в жидком и твердом состояниях при очень низких температурах, а также явлениям переноса, оптическим явлениям, сверхпроводимости и электрическим свойствам металлов и полупроводников при высоких давлениях. [c.423]

Как указывалось выще, при температуре 0° К всякое движение молекул прекращается. Кинетическая энергия становится равной нулю. При температурах, близких к 0° К, наблюдаются очень интересные явления (например, сверхпроводимость многих металлов и сверхтекучесть, жидкого гелия). В связи с этим ученые весьма заинтересованы в достижении температур, как можно более близких к абсолютному нулю. Для охлаждения очень часто используют жидкий водород (кипящий при 20° К) и жидкий гелий (кипящий при 4° К). При пониженном давлении гелий кипит при еще более низкой температуре, и это обеспечивает достижение температур, близких к 1° К. Разработаны другие более сложные методы, с помощью которых может быть достигнута температура до 0,001° К. Однако в этих условиях термометрия становится такой же трудной, как и-сам метод достижения низких температур. [c.87]

Таким образом, области применения водорода в последнее время все расширяются. Ученые уже находятся на подступах к металлическому водороду, который можно будет получать, сжав газ при давлении миллион атмосфер. Полагают, что металлический водород обладает сверхпроводимостью уже при —53°С, тогда как сейчас это свойство приобретается металлами только при —253°С. Если такой высокотемпературный сверхпроводник из металлического водорода удастся получить, то этот материал вызовет подлинную революцию в технике. [c.82]

Жидкий гелий широко используется как охладитель при низкотемпературных исследованиях, но особый теоретический интерес представляет само по себе его поведение в жидком состоянии. Жидкий Не ведет себя нормально, но при охлаждении жидкого Не (составляющего около 100% атмосферного гелия) от температуры кипения при 1 атм до 2,178° К происходит переход от нормального жидкого гелия I в удивительную форму, называемую гелием П. Эта вторая форма характеризуется исключительно малой вязкостью (сверхтекучесть вязкость равна приблизительно 1 10 вязкости газообразного водорода) и очень большой теплопроводностью (сверхпроводимость, в 800 раз превышающая проводимость меди при обычной температуре). При температуре перехода (у-точка) происходят также внезапные изменения теплоемкости, сжимаемости и поверхностного натяжения, и гелий П иногда называют четвертым состоянием вещества. у-Точка несколько повышается при увеличении давления. Твердый гелий может быть получен только в условиях высокого давления (около 25 атм) даже при самых низких достижимых температурах. [c.337]

В экстремальных условиях были открыты сверхтекучесть жидкого гелия и сверхпроводимость металлов и сплавов (при низких температурах), получен из углерода алмаз (в условиях высоких давлений), обнаружено много элементарных частиц (с помощью современных ускорителей) и т. д. [c.44]

Твердый В. кристаллизуется в гексагон. решетке (а = = 0,378 нм, с = 0,6167 нм), в узлах к-рой расположены молекулы Из, связанные между собой слабыми межмол. силами плотн. 86,67 кг/м 4,618 ДжДмоль-К) при 13 К диэлектрик. При давлении свыше 10000 МПа предполагается фазовый переход с образованием структуры, построенной из атомов и обладающей металлич. св-вами. Теоретически предсказана возможность сверхпроводимости металлич. В. . [c.401]

В исследовательском плане разработка висмутсодержащих ВТСП ведется по различным направлениям [3, 11]. Среди них синтез материалов с улучшенными технологическими свойствами при воздействии полей, ионизирующей радиации, повышенного давления кислорода. Кроме того, выяснение роли примесей, особенно с учетом того, что межзеренные эффекты являются определяющими для уровня критических токов, устойчивости к дефадации, распределению двойников. Влияние примесей на сверхпроводимость не вызывает сомнений, потому и необходимо каждый раз выяснять общее содержание примесей, тип активно влияющих на сверхпроводимость и индифферентных примесей, распределение примесей по границам зерен и тип их вхождения в структуру сверхпроводника путем замещения или внедрения, взаимодействие примесей с кислородом и анионными дефектами, влияние примесей на упорядочение или нарушение порядка в расположении дефектов с учетом дырочного характера проводимости, влияние дисперсности частиц на сверхпроводимость. [c.239]

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ — свойство материалов не оказывать сопротивления электрнческому току при температурах ниже характерной для них критической температуры. Материалы, обладающие таким св-вом, наз. сверхпроводящими материалами. Если т-ра ниже критической, удельное электрическое сопротивление сверхпроводника теоретически равно нулю (экспериментально определен лишь верхний предел — пиже 10 ом-см). Магн. индукция массивного сверхпроводника при т-ре ниже критической равна нулю — магн. поле выталкивается из объема материала ири переходе его в сверхпроводящее состояние и остается лишь в тонком поверхностном слое (толщиной 10 —см). Различают сверхпроводники первого рода — чистые металлы и сверхпроводники второго рода — сплавы (однородные, однофазные). Чтобы материал пз сверхпроводящего состояния перешел в нормальное (не сверхпроводящее), его нагревают до т-ры выше критической или повышают (при т-ре ниже критической) напряженность внешнего магн. поля (либо поля протекающего тока) выше определенного критического значения. Критическая напрягкенность внешнего магн. поля растет с понижением т-ры ниже критической и достигает макс. значения при т-ре О К. Если значение напряженности внешнего магн. ноля становится выше критического, сопротивление материала скачкообразно восстанавливается (при. малом коэфф. размагничения), магн. поле проникает в материал. Критические т-ра и напряженность внешнего ноля сверхпроводника зависят от внешнего давления и упругого растяжения. Переход в сверхпроводящее состояние в отсутствие внешнего магн. поля — фазовый переход второго рода, во внешнем магн. поле — фазовый переход первого рода. Сверхпроводники первого рода переходят в сверхпроводящее состояние при определенном значении магп. поля, сверхпроводники второго рода — в широком интервале этих значений. С. обусловлена сверхтекучестью элект- [c.344]

В 1908 г., голландскому физику Хейке Камерлингу Оннесу (1853— 1926) удалось перевести гелий в жидкое состояние (нормальная точка кипения 4,6 К). Кипячением жидкого гелия под пониженным давлением ему удалось достигнуть еще более низких температур вплоть до 1,15 К. Изучая свойства веществ при таких крайне низких температурах, он установил, что ртуть примерно при 4,1 К переходит в состояние, при котором ее свойства отличаются от соответствующих свойств при более высоких температурах. Наиболее поразительным представляется изменение электрического сопротивления, резко снижающегося до нуля. Это состояние называется состоянием сверхпроводимости. [c.636]

Сравнение электромагнитных свойств V0 и TiOs (рис. V. 77) показывает, что несмотря на близость структур наблюдается существенное различие в концентрационных зависимостях а, р и хм- Кубическая моноокись титана обладает металлической проводимостью, поскольку сопротивление не зависит от состава, а коэффициент а проявляет слабые изменения. Эффективная концентрация носителей зарядов не зависит или слабо зависит от состава, а уровни энергии Ферми лежат выше энергий средних d-связей, значительно больших kT даже при наличии вакансий в кристалле. Это и ослабляет связь. Обнаружение сверхпроводимости в кубической закиси титана [343, 374] указывает на то, что это соединение относится к металлическому типу и имеет хорошо выраженную поверхность Ферми. Температура перехода к сверхпроводимости (Тс) образцов, синтезированных при 1300 °С, атмосферном давлении или вакууме, увеличивается с ростом s от 0,2 °К (5 = 0,92) до 1,05 °К (s=l,l). Высокое давление (50—60 кбар) и отжиг при 1100— 1300 °С увеличивают Тс до 1,5—2,2 °К (рис. V. 78) и устраняют ближний порядок в TiOl.o- [c.178]

Методы синтеза неорганических веществ включают сегодня, помимо традиционных, методы, осуществляемые в экстремальных условиях при высоких давлениях, создаваемых взрывом, при очень низких (криохимия) и очень высоких (плазмохимия) температурах, при воздействии сильнейших окислителей — типа фторидов галогенов, дифторида криптона КгР2 и фторидов кислорода. Большое распространение при синтезе новых неорганических материалов, например керамики, обладающей высокой электрической проводимостью и сверхпроводимостью, получили твердофазные реакции. [c.189]

Первое практическое применение нашел в начале этого века гелий — он использовался для заполнения дирижаблей, воздушных шаров и атмосферных метеозондов вместо более легкого, но взрывоопасного водорода. Вторая область использования гелия — в смесях для дыхания при работе человека под избыточным давлением (в барокамерах и под водой) как разбавитель кислорода с целью предупреждения азотного отравления. Велика роль жидкого гелия для создания особо низких температур — при изучении низкотемпературной теплоемкости веществ, их сверхпроводимости и сверхтеку-, чести. [c.348]

Смотреть страницы где упоминается термин Сверхпроводимость под давлением: [c.5] [c.405] [c.114] [c.405] [c.114] [c.114] [c.283] [c.613] [c.138] [c.138] [c.639] [c.138] [c.639] [c.405] [c.130] [c.210] [c.435] [c.130] [c.210] [c.91] [c.64] [c.514] [c.405]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология