초전도체란 무엇인가? 전기 저항이 제로인 물질로, 배터리를 차단한 후에도 전류가 흐르는 폐쇄 회로라는 대답은 필요하지만 충분하지 않습니다.
불순물이 없는 완벽한 금속은 저항이 0이지만 SC는 아닙니다!
SC에 가장 필요한 경험적 조건은 자속을 방출하는 것으로, SC에 자기장을 가하면 자계선을 방출합니다.
이를 마이스너 효과라고 합니다. 제로 저항은 물론 훌륭하지만 덜 근본적인 파생 속성입니다.
SC의 또 다른 특징은 임계 온도인 특정 온도 T_c에서 전기 저항이 '갑자기' 0으로 떨어진다는 점입니다.
비SC 금속의 경우 저항 R은 온도 T에 따라 거듭제곱 법칙에 따라 계속 감소합니다: R~ T^a 여기서 a ~1-2 일반적으로 일반 금속의 경우 T_c~ 1-10K , 예: 1K(Al), 7K(Pb), 9K(Nb). Cu 또는 Au 또는 Na에서 일어나는 일(그리고 그 이유)은 숙제 문제입니다! 힌트: 결합이 약합니다.
컵레이트 화합물(예: YBCO)에서 T_c ~ 100K, 그리고 추정 실온 SC는 T_c ~ 300K를 가질 것입니다.
T=T_c에서 SC에서 저항이 갑자기 0으로 떨어지는 이유는 무엇일까요? 방정식 없이는 설명하기가 훨씬 더 어렵지만,
주된 이유는 전류를 운반하는 전자가 개별적으로 무작위로 이동하는 대신 갑자기 쌍을 이루어 집단 상태를 형성하기 때문입니다!
시스템의 모든 10^23 전자가 전압에 반응하는 이 SC 응축물은 집합 상태이기 때문에 저항이 없고 불순물로부터 전자의 개별 산란이 발생할 수 없으며, 일단 발생하면 저항이 0으로 떨어집니다.
이것은 마치 잘 조직되고 완벽하게 안무가 짜여진 10000명의 행진과 혼란스럽게 뛰어다니는 사람들의 군중과 비슷합니다! 전자는 집단이고 후자는 그렇지 않습니다. 우리는 시각적으로 그 차이를 알고 있습니다. SC도 마찬가지입니다. T_C 이상은 혼란스럽고 T_C 미만은 조직화되어 있습니다.
대부분의 SC에서 자성 불순물(예: Fe 또는 Co 원자)을 추가하면 이러한 불순물의 희석 농도에서도 즉시 T_c가 억제되지만, 비자성 불순물(예: Cu 또는 Al 또는 Na)을 추가하면 불순물 농도가 높더라도 아무 효과가 없습니다.
자성 불순물은 조직된 행진(최루탄?)을 해체하는 것과 유사하게 집단 상태를 파괴하기 때문에 - 자성 불순물이 대부분을 파괴하고(전부는 아니지만 일부는 최루탄에 면역이 있음) 비자성 불순물이 그렇지 않은 이유는 다른 날에 대한 이야기입니다.
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1. 전기저항이 0인 물질을 초전도체라고 한다. 하지만 저항이 0이라고해서 꼭 초전도체는 아니다.
2. 자기장을 가했을떄 반항하면서 반발하는 자기선을 방출하는 효과까지 있어야한다. (초전도체가 자석위에서 떠있는 이유)
3. 초전도체가 저항이 0이 되는 이유는 발광하면서 날뛰는 전자들이 특정온도범위에서 2명씩 짝지어서 조직적으로 스무스하게 지나가기 때문이다.
