Nanodeeltjes voor hoog efficiënte supergeleiders

Presentatie over: "Nanodeeltjes voor hoog efficiënte supergeleiders"— Transcript van de presentatie:

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

2 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

3 10% van de energie omgezet in warmte
Normale geleiders 10% van de energie omgezet in warmte VERLIES Elektrische stroom door weerstand warmte

4 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

5 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

6 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: km/u

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

8 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)

9 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

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

11 Supergeleidende magneten
Toepassingen Supergeleidende magneten ITER fusie reactor MRI beeldvorming

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

13 Vortices rondom ons NASA km

14 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.

15 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 L 1100°C C A B D K. Rosseel 100 nm defecten

16 Zwevende trein DEMO IFW - Dresden

17 Supergeleidende draad
NKT research