Zaktualizowano artykuł 28 września 2024
Nadprzewodnictwo w Kontekście ORMUS i ORME
Chociaż wcześniejsze definicje klasyfikowały ORME jako nadprzewodniki typu II, taka charakteryzacja może być niepełna. ORME zasługują na unikalną klasyfikację, być może jako nadprzewodniki typu III.
Różnice między Konwencjonalnymi Nadprzewodnikami a ORME
W konwencjonalnych nadprzewodnikach typu II, podczas gdy znajdują się w temperaturze odpowiedniej dla nadprzewodnictwa, wzrost zewnętrznego pola magnetycznego może prowadzić do osiągnięcia wartości, przy której nadprzewodnictwo zostaje zniszczone. W tym kontekście, prądy generowane przez efekt Meissnera (zjawisko wykluczania pola magnetycznego z wnętrza nadprzewodnika) osiągają poziom, który nie jest w stanie podtrzymać nadprzewodnictwa.
Zniszczenie nadprzewodnictwa jest wynikiem zerwania wiązań między sąsiednimi atomami. Po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego, wiązania te mogą zostać odbudowane, przywracając nadprzewodnictwo (zakładając, że temperatura nie uległa zmianie).
W przypadku ORMUS, nadprzewodnictwo jest zapewniane przez zupełnie inny mechanizm. Zachodzi ono poprzez połączenia pola Meissnera między poszczególnymi atomami ORME. Ta charakterystyka jest obserwowana zarówno w ciałach ciągłych ORMUS, takich jak szkło ORME, jak i w dyspersji wodnej.
Warto zaznaczyć, że obserwowanie nadprzewodnictwa w dyspersji fazy wodnej jest niemożliwe dla konwencjonalnych nadprzewodników, ponieważ zazwyczaj wymagają one bardzo niskich temperatur (są kriogeniczne).
Dla ORME, na poziomie Hc2 (poziom pola magnetycznego, przy którym nadprzewodnictwo ustaje), zewnętrzne pole Hc2 wpływa tylko na przestrzeń między atomami ORME. Może to prowadzić do tłumienia lub wycofywania ich indywidualnych pól Meissnera na poziomie atomowym, co skutkuje zablokowaniem transferu energii między atomami i przerwaniem przepływu prądu w próbce.
Nadprzewodnictwo ORME i Efekt Meissnera
Nadprzewodnictwo w kontekście ORME prezentuje interesujące charakterystyki. Makroprądy generowane przez efekt Meissnera, mające na celu wykluczenie zewnętrznego strumienia magnetycznego z ciała ORME, przepływają między cząstkami ORME, a nie wewnątrz indywidualnych atomów ORME.
Rola atomu ORME polega na wyznaczaniu ścieżki dla makroprądu (poprzez ciągłe połączenie pól Meissnera) zamiast wytwarzania samego prądu wykluczającego. Można to opisać jako system podwójnie zagnieżdżonych nadprzewodników: nadprzewodnik makrostrukturalny utworzony za pośrednictwem połączeń pola Meissnera.
W takim układzie, pojedynczy atom ORME nie reaguje istotnie na obecność pola Hc2 (poziom pola magnetycznego, przy którym nadprzewodnictwo ustaje), nawet gdy przepływ makroprądu w próbce jest zatrzymany.
Indywidualne pola Meissnera atomów ORME ulegają jedynie umiarkowanym zmianom; muszą się nieznacznie skurczyć, aby uwolnić miejsce dla przechodzącego między nimi zewnętrznego pola Hc2. W konsekwencji, prądy w obwodach atomowych ORME nie ulegają istotnym zmianom, gdyż większa część zewnętrznego strumienia omija je, przepływając między atomami.
Te obserwacje prowadzą do wniosku, że Hc2 dla ORME nie jest stałą wielkością, choć, w przeciwieństwie do nadprzewodników typu II, nie zależy od temperatury. W rzeczywistości, wartość Hc2 dla danego pierwiastka zależy głównie od energii zawartej w polach Meissnera indywidualnych ORME, zakładając jednocześnie, że ORME są rozmieszczone w preferowanych odstępach atomowych.
Siła tych indywidualnych pól atomowych ostatecznie determinuje, ile zewnętrznego pola magnetycznego jest potrzebne do ich rozdzielenia i przesunięcia z połączeń międzyatomowych. Jeśli wartości pola Meissnera zostaną zwiększone lub zmniejszone, a następnie eksperyment pomiarowy Hc2 zostanie powtórzony, uzyskana zostanie inna wartość Hc2.
Nadprzewodnictwo ORME i ORMUS
Hc2 w kontekście ORME określa zewnętrzne pole magnetyczne, które uniemożliwia nadprzewodnictwo w makrociałach próbek ORME. Choć definicja ta jest podobna do tej dla nadprzewodników typu II, to mechanizmy działania w obu przypadkach różnią się znacząco. ORME, w przeciwieństwie do tradycyjnych nadprzewodników, zachowuje swoje właściwości nadprzewodzące niezależnie od temperatury. Co więcej, podobnie jak w przypadku nadprzewodników typu II, usunięcie zewnętrznego pola magnetycznego przywraca nadprzewodnictwo w ciałach ORME.
W zastosowaniu do ORME, makroprądy są przesyłane poprzez międzyatomowe połączenia pól Meissnera. Poziom Hc2 określa moment, w którym makroprądy w ciałach ORME ustają. Wartość Hc2 dla danego ciała ORME zależy głównie od siły pola Meissnera poszczególnych atomów ORME. Pola Meissnera na poziomie atomowym są odrębne i w dużej mierze niezależne od makropola Meissnera ciała ORME.
ORME wykazują pewne hydrofilowe właściwości i tendencję do higroskopijności, która zależy od siły ich pól Meissnera. W roztworze, pole Meissnera każdego atomu ORME może wpływać na wiele cząsteczek wody. Dystans między atomami ORME, na którym może nastąpić wymiana energii, jest zwiększany przez obecność cząsteczek wody. Można to porównać do zwiększenia pojemności kondensatora poprzez wstawienie materiału dielektrycznego między płytki.
Działanie pól Meissnera w takim środowisku prowadzi do zwiększenia pozornej lepkości wody, tworząc efekt „pseudolepkości”. Jest to związane z koncentracją ORME oraz siłą pola Meissnera. W takich warunkach, atomowy poziom energii ORME dąży do równowagi. Wyjaśnia to galaretowatą konsystencję wodnych dyspersji ORME. Ciekawym zjawiskiem jest fakt, że lepkość zawiesiny może gwałtownie zmieniać się w odpowiedzi na zmiany wpływające na pola Meissnera.
Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe: perspektywy i odkrycia
Ponad 30 lat temu, WA Little przewidział możliwość osiągnięcia nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego przy temperaturze krytycznej przekraczającej 300K (źródło: Phys Rev A, 1964, tom. 134, s. 1416). Kolejne badania w tej dziedzinie, prowadzone m.in. przez DM Eagle’a, doprowadziły do obserwacji nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej, co zostało przedstawione w jego artykule w „Physica C” (1994, tom. 225, str. 222-234). Te doniesienia były istotne w kontekście konferencji naukowej w Brookhaven National Laboratory w kwietniu 1994 roku. Warto również zwrócić uwagę na wcześniejsze prace LN Grigorova, które również wniosły istotny wkład w rozumienie nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego.
Warto odwiedzić nasze artykuły działanie ormus oraz właściwości ormus.
Przypisy
Tinkham, M. (2004). Introduction to Superconductivity (2nd Edition). Dover Publications.
- ISBN: 978-0486435039
- Streszczenie: Książka oferuje kompleksowe wprowadzenie do teorii nadprzewodnictwa, omawiając zarówno klasyczne, jak i nowoczesne podejścia, co pozwala na lepsze zrozumienie mechanizmów nadprzewodnictwa.
Schrieffer, J. R. (1999). Theory of Superconductivity. Perseus Books.
- ISBN: 978-0738201207
- Streszczenie: Praca Schrieffera, jednego z laureatów Nagrody Nobla za teorię BCS, szczegółowo opisuje teoretyczne podstawy nadprzewodnictwa, w tym mechanizmy parowania elektronów i powstawania stanów nadprzewodzących.
Ginzburg, V. L., & Andryushin, E. A. (2004). Superconductivity. World Scientific Publishing Company.
- ISBN: 978-9812388584
- Streszczenie: Książka przedstawia teoretyczne i eksperymentalne aspekty nadprzewodnictwa, ze szczególnym uwzględnieniem nadprzewodników wysokotemperaturowych oraz nowych materiałów nadprzewodzących.
Poole, C. P., Farach, H. A., & Creswick, R. J. (2014). Superconductivity (3rd Edition). Academic Press.
- ISBN: 978-0124095090
- Streszczenie: Publikacja ta oferuje szeroki przegląd zjawiska nadprzewodnictwa, od jego podstaw fizycznych po zaawansowane aplikacje technologiczne, z uwzględnieniem nowoczesnych materiałów i teorii.
Science Daily – New Superconductivity Findings
- Streszczenie: Artykuł przedstawia najnowsze odkrycia w dziedzinie nadprzewodnictwa, w tym osiągnięcia w zakresie nadprzewodników wysokotemperaturowych i ich potencjalnych zastosowań w technologii.
