Supergeleiding

[mastair]

Ik ben bezig met een werkstuk over supergeleiding, maar ik heb twee vragen waarvan ik het antwoord nergens niet terug kan vinden. Google laat het een beetje afweten en mijn overige literatuur ook.

Misschien hier iemand die er verstand van heeft?

1. Zijn alle materialen bij het absolute nulpunt supergeleidend?
2. Waarom is een bepaald preparaat na het opnieuw bakken / gloeien ineens veel beter supergeleidend?

[Apeiron]

mastair schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 15:32:

1. Zijn alle materialen bij het absolute nulpunt supergeleidend?

Als het absolute nulpunt word bereikt (al kan dit natuurlijk niet, net zoals de lichtsnelheid nooit bereikt kan worden:)) is elke stof supergeleidend. Alleen het verschilt bij hogere temperaturen wel per stof wanneer er supergeleiding plaatsvindt. Bij keramiek heb je nog supergeleiding bij 76 K meen ik mij te herinneren.

[Delerium]

Bij de eerste vraag is het idd ja. Bij de tweede weet ik het niet, maar als het zo is heeft het ongetwijfeld met een herschikt en dus stabieler/ordelijker molecuulrooster te maken.

Maar wat supergeleiding precies is en veroorzaakt; ik weet alleen dat er nog een Nobelprijs ligt te wachten op degene met het goede antwoord. Het idee van gepaarde electronen blijk net-niet goed te zijn, juist omdat de effecten bij idd 76 K onverklaarbaar blijven.

[mastair]

A-Tek schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 15:52:
[...]


Als het absolute nulpunt word bereikt (al kan dit natuurlijk niet, net zoals de lichtsnelheid nooit bereikt kan worden:)) is elke stof supergeleidend. Alleen het verschilt bij hogere temperaturen wel per stof wanneer er supergeleiding plaatsvindt. Bij keramiek heb je nog supergeleiding bij 76 K meen ik mij te herinneren.

Rare dingen in de wetenschap.... Hoe weet men dat elk materiaal supergeleidend is bij het absolute nulpunt als dit nog nooit bereikt is.

In ieder geval bedankt voor het antwoord

Iemand nog een idee met het opnieuw bakken van de supergeleiders?

[Apeiron]

mastair schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 16:35:
[...]


Rare dingen in de wetenschap.... Hoe weet men dat elk materiaal supergeleidend is bij het absolute nulpunt als dit nog nooit bereikt is.

In ieder geval bedankt voor het antwoord

Net zoals men weet dat de tijd stil staat bij de lichtsnelheid

[ Voor 8% gewijzigd door Apeiron op 08-02-2006 16:42 ]

[mastair]

A-Tek schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 16:38:
[...]
Net zoals men weet dat de tijd stil staat bij de lichtsnelheid

Dus je kan een paar jaar reizen met 300.000 km/s zonder ouder te worden. Klinkt goed.

[Apeiron]

mastair schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 17:07:
[...]


Dus je kan een paar jaar reizen met 300.000 km/s zonder ouder te worden. Klinkt goed.

_{Het word heel Offtopic als ik het ga uitleggen denk ik, gelukkig is dit al eerder gedaan:) Relativiteit 'Tweeling paradox' paradoxaal in SRT ?}

[_the_crow_]

A-Tek schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 16:38:
Net zoals men weet dat de tijd stil staat bij de lichtsnelheid

De tijd staat niet stil. De tijd loopt voor jezelf gewoon door. Alleen ten opzichte van iemand die zich bijv op aarde bevindt (en dus niet zo snel gaat) gaat jouw tijd een stuk langzamer.

[Verwijderd]

mastair schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 16:35:
[...]

Iemand nog een idee met het opnieuw bakken van de supergeleiders?

Dit heeft te maken met de toestand van het preparaat. De laagste energie toestand( de grondtoestand) van het materiaal is de toestand waarbij er geen enkele imperfecties in het kristal rooster aanwezig zijn. Normaliter zou het preparaat bij lage tempratuur vanzelf in deze toestand terecht moeten komen. Er bestaan echter ook zogenoemde metastabiele toestanden, toestanden die energetisch minder gunstig zijn dan de grondtoestand, maar waarbij wel elk verandering een toestand oplevert die nog minder gunstig is. Als het materiaal in zo'n toestand verkeert heeft dus "een zetje" nodig voordat het in de grondtoestand kan komen.

De kans is best wel groot dat het materiaal zich in zo'n metastabiel toestand bevindt als je ermee begint. Door het te verhitten en daarna heel rustig af te laten koelen (dit is belangrijk) krijgt het materiaal de kans om rustig in de grondtoestand af te dalen.

The crux van dit hele verhaal is natuurlijk, dat supergeleiding makelijker is in een perfect rooster, dan in een bijna perfect rooster.

PS. Is dit duidelijk, of is het te technisch? Ik weet niet wat je voor kennis is.

PPS. Dit proces het in het engels "annealing"

[ Voor 3% gewijzigd door Verwijderd op 08-02-2006 17:52 ]

[Confusion]

mastair schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 15:32:
1. Zijn alle materialen bij het absolute nulpunt supergeleidend?

Of een materiaal bij een bepaalde temperatuur supergeleidend is hangt af van een aantal eigenschappen die de koppeling beschrijven tussen de beweging van de electronen in het materiaal en de roostertrillingen van de atomen van het materiaal. Die eigenschappen veranderen allemaal met de temperatuur, maar volgens mij kan het verband zodanig zijn dat het materiaal nooit supergeleidend wordt. Ik zie in ieder geval zo snel geen reden waarom ieder materiaal supergeleidend zou moeten zijn op het absolute nulpunt. Er zijn zowel roostertrillingen als bewegende electronen op dat moment.

[mastair]

Verwijderd schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 17:43:
[...]
De kans is best wel groot dat het materiaal zich in zo'n metastabiel toestand bevindt als je ermee begint. Door het te verhitten en daarna heel rustig af te laten koelen (dit is belangrijk) krijgt het materiaal de kans om rustig in de grondtoestand af te dalen.

The crux van dit hele verhaal is natuurlijk, dat supergeleiding makelijker is in een perfect rooster, dan in een bijna perfect rooster.

Het gaat niet echt om het langzaam afkoelen van een materiaal. Ik zal de vraag wat duidelijker omschrijven. Hoge Tc-supergeleiders worden gebakken in een speciaal oventje. Wanneer je dit één keer doet blijkt dat de stof minder gemakkelijk overgaat in de supergeleidende fase dan als je hem twee keer bakt. Dit zal ook wel iets te maken hebben met een perfect rooster, maar het verband zie ik nog niet helemaal.

@Confusion:
Het idee was dat bij het absolute nulpunt het rooster vast ligt en er dus geen trillingen zijn waardoor de elektronen vrij spel hebben.

[ Voor 9% gewijzigd door mastair op 08-02-2006 19:19 ]

[Brent]

De eerste vraag is makkelijk: Ja. Dit zit hem in het feit dat op het absolute nulpunt er geen atomen/moleculen meer zijn, maar alle materie als vrije protonen/neurtronen/electronen ronddrijft.

Op de tweede vraag heb ik geen antwoord.

[Confusion]

mastair schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 19:17:
@Confusion:
Het idee was dat bij het absolute nulpunt het rooster vast ligt en er dus geen trillingen zijn waardoor de elektronen vrij spel hebben.

Je hebt gelijk, er zijn bij het absolute nulpunt inderdaad geen roostertrillingen meer over. Maar het is me zo snel niet duidelijk wat dat voor de supergeleiding betekent. Laat ik het anders zeggen: het is sowieso onzin hier over het absolute nulpunt te praten. Zodra je stroom door een materiaal heen gaat sturen, stuur je er energie in en komt de temperatuur boven het absolute nulpunt te liggen. Op dat moment zijn er ook weer roostertrillingen. De interessante vraag is of ieder materiaal bij een eindige stroom, vlak boven het absolute nulpunt, supergeleidend is. Ik zie daar geen directe reden voor.

Breepee schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 19:45:
De eerste vraag is makkelijk: Ja. Dit zit hem in het feit dat op het absolute nulpunt er geen atomen/moleculen meer zijn, maar alle materie als vrije protonen/neurtronen/electronen ronddrijft.

Dat is dus expliciet niet waar. Een molecuul bestaat dankzij bindende krachten die ook bij lage temperaturen bestaan. Electronen bewegen bij T=0K nog steeds. Dat atoomkernen uit elkaar zouden vallen is een absurde stelling.

[ Voor 24% gewijzigd door Confusion op 08-02-2006 19:51 ]

[Verwijderd]

Sterker nog, als ik me niet vergis, zijn rooster trillingen essentieel bij het ontstaan van supergeleiding. (Of in ieder geval in de verklaring van lage Tc supergeleiding. Hoge Tc supergelieding snappen we eigenlijk geen bal van.)

[Verwijderd]

edit verkeerd gelezen

[ Voor 89% gewijzigd door Verwijderd op 09-02-2006 13:11 ]

[PhysicsRules]

Ecteinascidin schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 16:22:
Bij de eerste vraag is het idd ja. Bij de tweede weet ik het niet, maar als het zo is heeft het ongetwijfeld met een herschikt en dus stabieler/ordelijker molecuulrooster te maken.

Maar wat supergeleiding precies is en veroorzaakt; ik weet alleen dat er nog een Nobelprijs ligt te wachten op degene met het goede antwoord. Het idee van gepaarde electronen blijk net-niet goed te zijn, juist omdat de effecten bij idd 76 K onverklaarbaar blijven.

Dat kun je niet 1-2-3 zo zeggen. Het lijkt erop dat lage-temperatuur supergeleiding door een ander effect veroorzaakt wordt dan hoge-Tc geleiders.

[Shuisman]

Misschien is dit wel handig voor je : http://hyperphysics.phy-a...base/solids/scond.html#c2

[anandus]

Breepee schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 19:45:
De eerste vraag is makkelijk: Ja. Dit zit hem in het feit dat op het absolute nulpunt er geen atomen/moleculen meer zijn, maar alle materie als vrije protonen/neurtronen/electronen ronddrijft.

Bedoel je niet juist bij hele hoge temperaturen? Plasma?
Dat de elektronen 'weggerukt/wegvliegen' worden bij hun respectievelijke kernen?

[ Voor 3% gewijzigd door anandus op 14-02-2006 11:56 ]

[Chaot]

mastair schreef op woensdag 08 februari 2006 @ 19:17:
[...]


Het gaat niet echt om het langzaam afkoelen van een materiaal. Ik zal de vraag wat duidelijker omschrijven. Hoge Tc-supergeleiders worden gebakken in een speciaal oventje. Wanneer je dit één keer doet blijkt dat de stof minder gemakkelijk overgaat in de supergeleidende fase dan als je hem twee keer bakt. Dit zal ook wel iets te maken hebben met een perfect rooster, maar het verband zie ik nog niet helemaal.

Ik heb zelf zo'n HT-supergeleider moeten bakken. Het zijn (zoals je waarschijnljik al gelezen hebt) allemaal keramische materialen met zware metalen, koper en zuurstof. Nu is voor de kristalstructuur de hoeveelheid zuurstof niet zo kritisch, dus waar YB₂C₃O₇ idiaal 7 O- atomen per basiscel heeft, het er in praktijk voor een pasgebakken pil er rong de 6,9 zijn.
(het zijn zogenaamde Berthollide verbindingen in de chemie)

Nu is het zo dat na verloop van tijd op kamertemperatuur nog meer zuurstof uit het sample lekt. Hierdoor zal het materiaal minder goede eigenschappen krijgen voor supergeleiding. Met opnieuw bakken (of in een zuurstofatmosfeer zonder water bewaren) zorg je ervoor dat er opnieuw genoeg zuurstof in het sample komt.

Zie hier voor mij verslag van toen