De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Een voorbeeld van de wetenschappelijke cyclus: Supergeleiding Jeroen Goedkoop Zaanlands College •Jeroen Goedko op •2012.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Een voorbeeld van de wetenschappelijke cyclus: Supergeleiding Jeroen Goedkoop Zaanlands College •Jeroen Goedko op •2012."— Transcript van de presentatie:

1 Een voorbeeld van de wetenschappelijke cyclus: Supergeleiding Jeroen Goedkoop Zaanlands College •Jeroen Goedko op •2012

2 Nobel Prizes for superconductivity: Girls wanted Lev Davidovich Landau John BardeenLeon Neil Cooper John Robert Schrieffer Heike Kamerling Onnes J. Georg Bednorz K. Alexander Müller Ivar Giaever Brian David Josephson Alexei A. Abrikosov Vitaly L. Ginzburg Anthony J. Leggett

3 Supergeleiding •Heike Kamerlingh Onnes •1911: Maakt helium vloeibaar •1913: Ontdekking supergeleiding

4 43 jaar later: BCS theorie 1957 Theoretische verklaring Koppeling van electronen (Fermionen) tot Cooperparen (Bosonen) Condensatie van Cooperparen in macroscopische golffunctie die door het hele materiaal loopt: geen weerstand door onzuiverheden of roostertrillingen Voorspelling: Supergeleiding boven ~40 K niet mogelijk •Jeroen Goedko op •2012

5 Naar kamertemperatuur supergeleiding??? •Jeroen Goedko op •2012 Overgangstemperatuur voor supergeleiding vs. jaar van ontdekking Supergeleiding leek rond 1980 klaar

6 En Toen: •Jeroen Goedko op •2012

7 Hoge T c supergeleiders •Jeroen Goedko op • Nieuwe klasse ontdekt •YBa 2 Cu 3 O 7 o Geen metalen maar oxides o Uitgangsmateriaal is isolator o T c 10x hoger dan in metalen! o Kenmerk: CuO vlakken o Geen BCS supergeleiders

8 Waarom naar kamertemperatuur Supergeleiding? Kamertemperatuur supergeleiding zou een enorme impact hebben:  ~10 % van elektriciteit gaat verloren in transport naar huishoudens  ~2 centrales minder in Nederland  Weerstandsloze motoren (stofzuiger, autos, …)  Zwevende treinen

9 EIGENSCHAPPEN VAN SUPERGELEIDERS Uit het college Gecondenseerde Materie 2 (jaar 3 van de bachelor)

10 Superconductors 10.1.Introduction 10.2.Magnetic Properties of Superconductors 10.3.The London equation* 10.4.The Theory of Superconductivity* 10.5.Macroscopic Quantum Phenomena* 10.6.High Temperature Superconductors* Kamerlingh Onnes 1908: Helium vloeibaar 1911: Supergeleiding Nobelprijs 2003: Alexei A. Abrikosov Vitaly L. Ginzburg Anthony J. Leggett

11 Supergeleidend! 1. Beneden kritische temperatuur T C verdwijnt weerstand I

12 Voorkomen onder elementen:

13 Op naar kamertemperatuur!

14 2.In lange dunne staven // B: Expulsie van magnetische flux Perfect diamagnetisme 3.Afschermstromen aan oppervlak 4.Repulsieve kracht  levitatie bij afkoelen B = 0 Movie

15 5. Kleine velden, groter dan kritisch veld B c, vernietigen al supergeleiding vernietigen al supergeleiding Perfect diamagnetisme - vervolg Voorbeeld: Kwik (T c = 4.2 K) B C (mT) T (K) Superconducting Normal TCTC 6. B c is temperatuurafhankelijk B > B c B < B c Uitdrukking goed bij T c, verder niet meer dan interpolatie naar B c

16 Kritische stroom 7. Supergeleiding wordt vernietigd als de supergeleidende stroom een magneetveld B > B C produceert I Veld het grootst aan rand van stroomdraad

17 Magnetisatie: Perfect diamagnetisme 8. Magnetisatie is evenredig met B B e (mT) - μ 0 M (mT) Voorbeeld: Lange loden staaf (Soms kleine hysterese door fluxopsluiting) B B

18 Veld aan equator hoger door flux expulse Andere vormen dan lange cilinder: intermediate state Imperfect diamagnetisme Zwart: normaal Wit: supergeleidend Voorbeeld: Bol in magnetisch veld overgang wordt waargenomen bij B e = 2/3 B c

19 Thermodynamica 9. Anomalie (sprong) in soortelijke warmte C v bij kritische temperatuur T C Normal metal (Weak field) Superconductor TCTC Al T (K) Soortelijke warmte Exponentieel groeiende C v (voorT 0) is karakteristiek voor energie gap (Δ) in excitatiespectrum. vgl. twee-niveau systeem:

20 Flux penetration in MgB 3K

21 Isotope effect T C wordt hoger als je lichtere isotopen gebruikt! T C ~ M 0.5  fononen spelen een rol !

22 Tunneling spectroscopie: Supergeleidende band gap Pt Nb oxide Nb Tunnel junctieSTM

23 4 K STM spectroscopie van BaFe 2-x Co x As 2

24 Hoge T c supergeleiders •Jeroen Goedko op • Nieuwe klasse ontdekt •YBa 2 Cu 3 O 7 o Geen metalen maar oxides o Uitgangsmateriaal is isolator o T c 10x hoger dan in metalen! o Kenmerk: CuO vlakken o Geen BCS supergeleiders

25 De supergeleidende golffunctie  Electronen met tegengestelde k en spin vormen Cooperparen |k ,-k  > •Totale impuls 0, totale spin=0  Cooperparen condenseren in supergeleidende grondtoestand met golffunctie  =  0 e- i  •Golffunctie is constant in ruimte •Amplitude bepaald door dichtheid van supergeleidende electronen: n sc = |  0 *  0 | •Fase  varieert over correlatielengte   (r)=  0 e i  (r) •©Jero en Goedko op •2005/2 007

26 Resum é  Fenomenologie •Weerstand verdwijnt •Perfect diamagnetisme -Type 1: totale fluxexpulsie onder T C -Type 2: penetratie van fluxquanta tussen H C1 en H C2 (mixed state, Abrikosov rooster) •Anomalie in soortelijke warmte C v  London penetratie lengte   BCS: •Opening van gap aan E F •Vorming van Cooper paren door attractieve interactie via virtuele fononen (cooperatief) •Grootte van paren gegeven door coherentielengte   HTCS: •How do they do it?

27 2028 theory


Download ppt "Een voorbeeld van de wetenschappelijke cyclus: Supergeleiding Jeroen Goedkoop Zaanlands College •Jeroen Goedko op •2012."

Verwante presentaties


Ads door Google