Nanodeeltjes voor hoog efficiënte supergeleiders Zwevende trein Nanodeeltjes voor hoog efficiënte supergeleiders

Waarin verschillen Supergeleiders van Normale ? - Isolator Geen bewegende ladingen, grote weerstand ! Geleider - Wel bewegende ladingen, kleine weerstand ! + vertrooiïng van elektronen NUTTIG Elektrische stroom door weerstand warmte

10% van de energie omgezet in warmte Normale geleiders 10% van de energie omgezet in warmte VERLIES Elektrische stroom door weerstand warmte

Wat is een supergeleider? Geen verliezen Supergeleidende stroomkabel: 50 100 150 200 4 8 12 16 T(K) start v/d transitie WEERSTAND = 0 Ohm Tc IFW - Dresden Tvoorwerp < Tc

Hoe laag moet de temperatuur zijn voor SG ? water bevriest 0°C = 273°K - 90°C - 200°C lucht wordt vloeibaar SUPERGELEIDERS worden SUPERGELEIDEND koudste plaats op aarde

Wat is een supergeleider? GEEN weerstand ! perfecte diamagneet - T > Tc T < Tc MEISSNER EFFECT Uitstoten van een uitwendig magneetveld in de supergeleidende toestand Levitatie Yamanashi zweeftrein (Japan) Supergeleidende trein: max 550 km/u Hoge-snelheidstrein: 320 km/u Gewone trein: 80-160 km/u

Voor wat gebruikt men diamagnetisme ? Afstoting tussen magneet en supergeleider IFW - Dresden

Welke materialen zijn supergeleidend ? Lage Tc Gekende supergeleidende elementen Cu O Ba Y a b c | a | = 0,386 nm | b | = 0,392 nm | c | = 1,184 nm Cu(1) Cu(2) O(1) O(4) O(3) O(2) YBa2Cu3O7 : TYPE II-Supergeleider O(5) Tc < 20 K Afkoelen met vloeibare Helium (4.2 K) Hoge Tc Ingewikkelde kristallijne verbindingen Tc rond 90 K ! Afkoelen met vloeibare stikstof (77K)

Mechanisme van supergeleiding COOPERPAREN mechanisch analogon: elastisch membraan Cooperpaar visualisatie (elektron-fonon koppeling) = 2 elektronen die koppelen koppeling maakt verstrooiïng onmogelijk gebied met netto positieve lading Voorwaarden voor koppeling: + rooster mag bijna geen thermische trillingen hebben - elektronen moeten vrij vast zitten in kristalrooster + Cooperpaar aangetrokken tweede elektron Goede geleiders zijn slechte supergeleiders

Mechanisme van supergeleiding mechanisch analogon: elastisch membraan Cooperpaar visualisatie (elektron-fonon koppeling) Bardeen – Cooper - Schrieffer

Supergeleidende magneten Toepassingen Supergeleidende magneten ITER fusie reactor MRI beeldvorming

lokaliseert hersenactiviteit Toepassingen SQUID Superconducting Quantum Interference Device MRI + SQUID lokaliseert hersenactiviteit

Vortices rondom ons NASA 100-1000 km

Hechting van vortices in supergeleiders nSC j Vortex (wervel) gebieden die het magneetveld doorlaten in de supergeleider noemen we vortices 10 µm A. Tonomura Pinning: Vortices lopen via defecten. Ze hebben dus een vaste positie. Het kost hierdoor energie om de magneet te verplaatsen.

Hechting van vortices in supergeleiders T(°C) Groene fase (Y2BaCuO5) in YBa2Cu3O7 Groei van het poeder in de smelt tot keramiek Y2O3 + L 1300°C 211 + L 1100°C C A B D K. Rosseel 100 nm defecten

Zwevende trein DEMO IFW - Dresden

Supergeleidende draad NKT research