Ụ

Ụ

M C L C

ẫ ề ượ ệ ộ ệ ượ

ớ ượ ế ủ t đ  cao đ ể tài “ Hi n t ể ng siêu d n nhi ố t c a mình v

ẫ ệ ượ tìm hi u v i mong mu n đ ệ c nâng cao hi u bi ộ ế ậ

ứ hi n   t ữ ng   siêu   d n   nhi ế ớ ạ ủ ệ ượ ụ ữ c nhóm chúng em   ề  ớ   t   đ   cao,   nhanh   chóng   ti p   c n   v i ứ   ng này nh ng ki n th c và nh ng  ng d ng m i l c a hi n t

trong khoa h c đ i s ng. ể ữ ề ệ ậ

ọ ờ ốĐTrong bài ti u lu n này, chúng em có trình bày v  nh ng khái ni m có liên ử ề ệ ượ ệ ượ ệ ộ ẫ ẫ ị ế quan đ n hi n t ng siêu d n nhi

ng siêu d n, vài nét l ch s  v  hi n t ấ ẫ ệ ộ ấ ủ ộ ố

ệ ộ ể ấ ẫ ố

ẩ ủ ậ ệ m t s  tính ch t c a v t li u siêu d n nhi ứ ồ ố ợ s  h p ch t siêu d n nhi ủ ứ t đ  cao, ộ   t đ  cao, c u trúc và tính ch t c a m t t đ  cao ch a đ ng và oxy đi n hình và cu i cùng là các   ệ ộ ụ ệ ể ạ ẫ ộ ng d ng c a siêu d n nhi

ụ ể ơ ượ ữ ổ t đ  cao. Qua tài li u này có th  giúp các b n có m t cái ề   ư ế ề ệ ượ c nh ng đi u nhìn t ng quát, c  th  h n v  hi n t t thêm đ

ớ ạ ị ệ ứ ụ ng này cũng nh  bi ạ ệ ệ m i l

, thú v  trong vi c  ng d ng vào công ngh  hi n đ i ngày nay.  ạ ộ ư ệ ệ ẽ ọ ổ li u b  ích giúp cho các b n sinh viên có

Hy v ng tài li u này s  là m t t ề ệ ượ ố ệ ộ ộ ấ ề ẫ

ề ng siêu d n nhi ề ệ ế ề ờ ỳ

ể mong mu n tìm hi u thêm v  hi n t ự ề ấ r t nhi u đi u k  bí. Do ế ủ ữ ệ ề ế ạ ỏ

ượ ự ế ủ ể ề ượ ạ ậ t đ  cao ­ m t v n đ  còn   ứ   ữ  th i gian th c hi n đ  tài không nhi u và nh ng ki n th c ấ   hi n có còn h n ch  c a nhóm nên đ  tài không tránh kh i nh ng thi u sót. R t   c phong ầ c s  đóng góp ý ki n c a th y cùng các b n đ  đ  tài đ mong nh n đ

ệ ơ phú và hoàn thi n h n.

ệ ễ ị

ế ễ

2

ớ ự Sinh viên th c hi n nhóm 3 l p C14VL01 ế Nguy n Th  Luy n ị Nguy n Th  Tuy t Lan ươ Bình D ng, Ngày 30 tháng 10 năm 2016

Ọ Ề Ầ PH N 1. LÝ DO CH N Đ  TÀI

ể ậ ọ ỹ ỷ ượ ậ khoa h c k  thu t phát tri n v Th  k t b c nh  s  k

ế ỷ 21 là th  ế k  mà  ệ ữ ừ ạ ủ ế ệ ướ

ờ ự ế  ố c. Trong s  các ngành   ậ ộ ị ỹ ọ ế ệ ệ ệ ậ ệ th a và phát huy nh ng phát hi n vĩ đ i c a các th  h  tr ạ

ọ ọ ế ị cùng quan tr ng. Khoa h c càng phát tri n,

ả ậ ệ ữ

ả ế ế ậ ỹ

ươ ạ ữ tìm ki m nh ng v t li u  m t ộ t

ủ ấ ẫ ọ ỉ ấ đ  ề th i s

ệ ộ ệ ộ ượ ẫ ẫ ậ khoa h c công ngh  hi n đ i thì công ngh  v t li u k  thu t chi m m t v  trí vô ể yêu c u các thi ầ ỏ   t b  càng cao đòi h i ẩ ố ư ậ lý đang  ế i  u. Vì th , các nhà v t  ệ   ậ ậ ệ ớ và c i ti n v t li u k  thu t hi n ậ ng đ i. V t lý siêu   ậ   ờ ự đ y  ầ h p d n c a các nhà khoa h c ­ đ nh cao là v t ệ   c phát hi n cách đây t đ  cao đ

t đ  cao. V t lý siêu d n nhi ớ ụ ể ệ ấ ở ọ

ướ ủ ấ ỏ nguyên v t li u ph i th a mãn nh ng tiêu chu n t ậ ệ k  ỹ thu t m i  ố ắ c  g ng  có đ  ể đáp  ng ngày  ầ ủ ề ố ơ yêu c u c a n n văn minh đ ứ t h n  ẫ d n đang là v n  li u ệ siêu d n nhi ơ h n 25 năm đã m  ra tri n v ng l n trong vi c nghiên c u,  ng d ng các ch t siêu   ậ lý  ẫ d n. Nó đánh d u b ứ ứ tìm ki m ế c a các nhà v t c ti n quan tr ng trong quá trình

ệ và công ngh  trong lĩnh v c

ế ọ ự siêu d n.ẫ ứ ộ ẫ ẫ ở ể “Siêu d n đã m  ra m t k M t nhà nghiên c u v ề siêu d n đã phát bi u:

ớ ẫ

ể ả ả ư ớ ộ

ủ ằ ủ ệ ề ệ ộ ố nguyên m i gi ng nh  Laser và bóng bán d n, nó có th  s n sinh ra  ệ ặ ề n n công nghi p m i ho c chí ít cũng m t khâu   ạ nghi p hi n đ i trên th  gi i”. ộ ỷ   ộ ộ   toàn b  m t c  ơ b n c a nhi u ngành công ề   ế ế ớ Ngày nay, nhi u ý ki n cho r ng tác đ ng c a công

ẫ ệ ặ ượ ệ ẫ t

ư ớ ho c v ấ t xa công ngh  bán d n và Laser. ả

ấ ẫ ng trong quá trình t ẫ ệ đ  ộ cao s  ẽ b ng ằ ngh  siêu d n nhi ặ đ y ẩ t V i hai đ c tr ng: không  ừ ườ  tr ả và kh  năng có s  ự m t mát năng l ng ra ngoài ch t siêu d n, v t li u

ứ ụ ọ ọ ư

ệ ử ố ố ệ   ượ i đi n ậ ệ siêu d n đã đ ượ ư   c đ a ọ k  ỹ thu t đi n ­ ệ   ậ ệ ấ , công nghi p qu c phòng, giao thông đi n t v n ậ t

i, ả đ i ờ s ng và s n xu t,… ề ứ ự ế ủ ụ ể ấ vào  ng d ng trong m i ngành khoa h c và công ngh  nh : y h c,  ệ ả ừ ề năng phát tri n và nhi u  ng d ng th c t t Xu t phát ti m c a vi c s

ậ ệ ế ị ề ẫ ọ ệ ượ ụ d ng v t li u siêu d n, chúng tôi quy t đ nh ch n đ  tài: “Hi n t ệ ử  ẫ   ng siêu d n

3

ệ ộ ể ủ ề làm đ  tài tìm hi u c a nhóm. nhi t đ  cao”

Ộ Ầ PH N 2: N I DUNG

ƯƠ Ộ Ố Ệ Ộ Ẫ Ấ CH Ủ   NG 1: SIÊU D N NHI T Đ  CAO VÀ M T S  TÍNH CH T C A

Ệ Ộ Ẫ SIÊU D N NHI T Đ  CAO

ệ ượ 1.1. Hi n t ng siêu d nẫ

ả ạ ệ ữ ở ủ Năm 1911, Kamerlingh Onnes đã kh o sát đi n tr

ệ ộ ứ ủ ệ ở ủ

nhau trong vùng nhi ệ ộ t đ  Heli. Khi nghiên c u đi n tr  c a th y ngân (Hg) trong s ệ ở ủ ụ ộ ở ạ ph  thu c nhi c r ng: đi n tr  c a Hg t đ , ông đã quan sát đ

Ω ạ ướ ả ỡ ể . Trong tr ng thái l ng t i 0 (tr c đi m nóng ch y c  234K (­39

­2

Ω ạ ị Ω ạ ầ ượ ằ 0C) là 39,7  ị i g n 4K có giá tr  là 8.10

i T ~ 3K có giá nh ở ủ và t ệ ế ở ệ ộ Ω c a nh ng kim lo i khác   ự  ắ    tr ng thái r n ạ 0C (cỡ  ỏ ỏ  ấ   t đ  T < 4,0 K, đi n tr  c a Hg bi n m t nhi

273 K) có giá tr  là 172,7 , t ­6  ể ơ h n 3.10 ặ ắ (ho c x p x  b ng ư ậ . Nh  v y có th  coi là  ỉ ằ   không).

ệ ượ ệ

1.1.1. Khái ni m hi n t ộ ạ ẫ d nẫ ng siêu ậ ệ ộ ớ ạ ụ ộ ở Siêu d n là m t tr ng thái v t lý ph  thu c vào nhi i h n mà

t đ  t ở ệ ệ ạ ặ ạ đó nó   ẫ   cho phép dòng đi n ch y qua trong tr ng thái không có đi n tr  và khi đ t siêu d n

ị ẩ ỏ vào trong t ừ ườ  tr

ừ ườ  tr ệ ượ ng b  đ y ra kh i nó. ệ ượ ở ủ ệ ấ ộ ng thì t ẫ ng siêu d n là hi n t Hi n t ộ   ộ ng mà đi n tr  c a m t ch t nào đó đ t ng t

ề ở ộ ả ệ ộ ị gi m v  0 m t nhi t đ  xác đ nh.

ệ ộ ớ ạ 1.1.2. Nhi t đ  t

ộ ộ i h n và đ  r ng chuy n ở ạ ể   pha ế ệ ệ ộ ấ ượ ọ Nhi t đ  mà t t đ  t

ệ ộ i đó đi n tr  hoàn toàn bi n m t đ ể ệ ẫ ặ

ạ ộ ho c nhi ể c g i là nhi ể ể C). Có th  hi u r ng nhi t đ  chuy n pha siêu d n (ký hi u là T ể ừ ạ ấ ệ ộ i đó m t ch t chuy n t ệ ộ ớ ạ   i h n ệ ộ  ằ t đ ườ   ng tr ng thái th t đ  mà t chuy n pha siêu d n là nhi

ạ

ệ ở ắ ầ ộ ế ả khi đi n tr sang tr ng thái siêu ả Kho ng nhi

ọ ượ ẫ  d n.ẫ ệ ộ ừ t đ  t ộ ộ không đ

ộ ộ ủ ụ ể ể ằ   ộ  b t đ u suy gi m đ t ng t đ n khi b ng ụ ộ ộ   ệ ẫ ể c g i là đ  r ng chuy n pha siêu d n (ký hi u là ∆T). Ví d  đ  r ng ­2  K. Đ  r ng chuy n pha ∆T ph  thu c vào b n ả   ộ

ấ ủ ừ ậ ệ chuy n pha c a Hg là ∆T = 5.10   d n.ẫ ch t c a t ng v t li u siêu

1.1.3. Đi n trệ ề ể ệ ộ ở ủ ệ ấ ẫ ắ ở ướ ở không V  nguyên t c, d

i nhi ậ ệ ấ ạ ẫ ự ư ế ấ nh  hoàn toàn bi n m t. V y th c ch t: trong tr ng thái siêu d n, đi n tr  th c s t đ  chuy n pha, đi n tr  c a ch t siêu d n xem ở ự ự

ị ấ ở ỏ tr  thành không hay là có giá tr  r t nh ?

ấ ượ ể ứ ự ệ ệ ằ ằ

ở ự ế T t nhiên, không th  ch ng minh đ ệ ở ủ ề ể ấ ạ ẫ

ế ị ượ ườ ể ậ ạ ợ t b  đo cho phép có th  ghi nh n đ

c. Trong tr ẫ ế ạ

4

ấ ở   c b ng th c nghi m r ng đi n tr  trong ỏ ơ    là 0; b i vì đi n tr  c a nhi u ch t trong tr ng thái siêu d n có th  nh  h n th c t ạ   ộ ng h p nh y đ  nh y mà các thi ậ   ộ ệ ơ h n, cho dòng đi n ch y xung quanh m t xuy n siêu d n khép kín, khi đó nh n tế  r ngằ    đi nệ  h uầ  như không suy gi mả  sau m tộ  th iờ  gian r tấ  dài. Giả thi th y dòng

ả ủ ế ở ờ ể

ế ở ờ ườ ệ ạ ơ ế tự c m c a xuy n là L, khi đó n u  vòng quanh xuy n, ạ   ắ ầ  th i đi m t = 0 ta b t đ u cho dòng I(0) ch y ộ ộ   ng đ  dòng đi n ch y qua  th i gian mu n h n t  ≠ 0, c

ứ ế xuy n tuân theo công th c:

ệ Ở ở ủ ế ể ạ ừ ườ  tr

ừ ạ ế ấ đây R là đi n tr  c a xuy n. Chúng ta có th  đo t ượ ừ ườ  tr bao quanh xuy n. Phép đo t

26

ng không l y năng l ể ng t ổ ệ ả ờ ệ   ng t o ra dòng đi n ẫ   ệ  m ch đi n mà v n   cho ta kh  năng quan sát dòng đi n luân chuy n không thay đ i theo th i gian và có

ị ể ẫ ỡ ở ủ ượ ệ ạ Ω ỏ ị m. Giá tr  này th a mãn

c đi n tr  c a kim lo i siêu d n c  < 10 ẫ ở ủ ệ ằ ạ th  xác đ nh đ ậ ế k t lu n đi n tr  c a kim lo i siêu d n b ng 0.

ơ ượ ế ệ ủ ấ ẫ ệ ộ 1.2. S  l t đ  cao.

c ti n trình phát hi n c a các ch t siêu d n nhi ẫ ậ ệ ố ị ử ố ượ M c l ch s  đáng chú ý năm 1974, v t li u g m siêu d n đ

ể ặ ấ ợ h p ch t BaPb ự ạ ỡ 1­xBixO3 (x = 0,25) có TC c c đ i c  13K. M c dù chuy n pha

ộ ướ ư ấ ở ế ể ớ ch t này không cao nh ng nó m  ra m t h

ấ ố ả ẫ ả ợ siêu d n ngay c  trong các h p ch t g m, ch  không ph i ch ớ   ệ c phát hi n v i ở ợ    h p ậ ệ   ng m i là: có th  tìm ki m v t li u ạ ỉ ở ứ    kim lo i nguyên

ấ

ặ ợ ch t ho c h p kim. ệ ộ ớ ẫ ể ượ t đ  chuy n pha siêu d n T ả t quá 24K (B ng 1.1), có th

C không v ấ ỏ

V i nhi ằ ườ ẫ nói r ng trong vòng 75 năm (1911 – 1985) ch t l ng Heli v n là môi tr

ể ứ ệ ồ ạ ẫ ẫ

i tính siêu d n trong vùng nhi ố ớ ộ ạ ế ớ ứ ứ ụ ề ệ

ế ớ ứ ạ ề ạ ệ ấ ỏ ộ thí nghi m trên th  gi

ủ ế ụ ự ể ắ ọ kém. Đ  kh c ph c đi u đó, s  tìm tòi ch  y u c a các nhà khoa h c đ

ệ ộ ươ ấ ẫ ạ ấ ể    ng duy nhât ệ   ậ ệ dùng đ  nghiên c u v t li u siêu d n. Vi c t n t t ộ   đ  Heli là m t h n ch  l n trong vi c nghiên c u và  ng d ng đ i v i nhi u phòng ố   i, vì v n đ  t o ra Heli l ng là m t quá trình ph c t p và t n ượ ậ   ủ ề c t p ể   t đ  chuy n pha cao c các ch t siêu d n có nhi

ề trung vào v n đ  làm sao t o đ h n.ơ

ậ Ngày 27 tháng 01 năm 1986, hai nhà v t lý là K.A.Muller và J.G.Bedorz làm

ệ ạ ở ố ụ ủ vi c t ệ i phòng thí nghi m c a hãng IBM

ợ ở ứ ấ ố ệ “Zeitschrift Fur Physik” Đ c: H p ch t g m Ba

ạ ở ề ấ ở m nh trong vùng 30 – 35K và tr  v  không 2K. Phát minh này làm ch n đ ng d

ứ ấ ẫ ở ộ ọ ờ ế ớ ậ lu n trên toàn th  gi

ư ộ ế ớ ạ ậ ố ố i.Nó nh  m t phát súng đ i bác m

ộ ấ ẽ ạ ộ ọ ạ    Zurich (Th y Sĩ) đã công b  trên t p chí ở ả   0.75La4.25Cu5O4(3­y) có đi n tr  gi m ư  ộ ớ ầ i và m  ra m t chân tr i m i đ y hi v ng, có s c h p d n và   ở  ớ “Lĩnh v cự

ệ ộ lôi cu n đa s  các nhà v t lý trên toàn th  gi ự ầ đ u m t cu c t n công m nh m  vào lĩnh v c khoa h c hoàn toàn m i:  ẫ siêu d n nhi

ổ ẫ ề ứ ệ ộ t đ  cao” . ự

Ngay sau đó là s  bùng n  thông tin nghiên c u v  siêu d n nhi ầ ệ ứ ở ấ ướ ề

toàn c u. Các phòng thí nghi m, các nhóm nghiên c u  ả ề ệ ộ ẫ ố r t nhi u n ữ ậ ệ ẫ

C ngày càng đ

ế nhau công b  các k t qu  v  siêu d n nhi ệ ộ ượ ừ ượ ệ c phát hi n và nhi ể t đ  chuy n pha T không ng ng đ t đ  cao trên ạ c ch y đua   ớ   t đ  cao. Nh ng v t li u siêu d n m i   c nâng cao

ộ

5

ủ ể m t cách đáng k . ự ế Ti p sau s  phát minh c a Bednorz và Mulller, ngay trong năm 1986 nhóm

2NiF4 TC

ị ượ ấ ạ c (La

ệ ứ ở ợ ứ ấ

C  tăng   c   1K/kbar,   đ ng   th i   cũng  xác   đ nh   đ

ộ ắ ượ ệ ỡ ồ ờ ị c   nhi

ế ấ ả ở ỡ

0.85Ba0.15)2CuO4­  có c u trúc Perovskite lo i K ấ ố    h p ch t g m này và ầ   t   đ   b t  đ u    áp su t 12kbar. Sau k t qu  này nhóm Houston – ệ ộ ắ   t đ  b t

TOKYO đã xác đ nh đ ỡ c  30K. Nhóm Houston đã nghiêm c u hi u  ng áp su t cao  tìm   th y  Tấ ủ ể chuy n pha c a nó c  57K  ế ộ ượ ượ ằ ỏ ị ng nh  Ba b ng Sr và đã xác đ nh đ c nhi

ể ẫ Alabama đã thay th  m t l ầ đ u chuy n pha siêu d n

0.9Sr0.1)Cu4­

ấ ợ ở ấ ườ TC 42,5K trong h p ch t (La áp su t th ng. (cid:0)

ệ ề ế ớ ệ ộ ứ ề ẫ Nhi u thí nghi m khác nghiêm c u v  siêu d n nhi

t đ  cao trên th  gi ẳ i nh ị

ư    A&T.Bell, Beijing, Belcore, Argone và Naval Research Laboratory cũng kh ng đ nh ế ượ ế ả ố ọ c công b  trên. Cho đ n năm 1991, m t s  nhà khoa h c đã tìm

các k t qu  đã đ ẫ ớ ợ ệ ộ

ộ ố ấ ữ ơ xC60 v i nhi ọ ộ

60Rb3 có nhi ọ

ấ ữ ơ ế ẫ ỡ AT&T đã tìm th y siêu d n h u c  là ch t C t đ  T

ộ ự ạ ạ ớ ỉ ả ra siêu d n còn có trong c  các h p ch t h u c  K ệ ấ ế đ n 28K. M t phát hi n r t quan tr ng cũng vào năm đó là các nhà khoa h c  ệ ộ C c  30K. K t qu ấ này là m t s  ng c nhiên l n cho các nhà khoa h c, nó không ch  ng c nhiên v

ự ự ồ ạ ấ ữ ơ ơ ế ệ ộ ẫ ẫ i trong ch t h u c  mà c  ch  siêu d n nhi siêu d n th c s  t n t

ậ ệ ả ớ ớ

ể ả ượ ế ẫ ầ ơ ớ ể   t đ  chuy n pha lên ọ ở  ả  ề  ở   t đ  cao gây b i ộ   ở các l p Cu­O trong v t li u m i này đã tr  nên không còn ý nghĩa. Ph i chăng, m t ệ ộ ướ   h i thích c hình thành đ  gi t đ  cao c n đ

ng m i trong c  ch  siêu d n nhi ẫ ự ồ ạ ợ ấ ượ ọ i siêu d n trong h p ch t đ cho s  t n t c g i là “Fullerence”.

ệ ộ ả ữ M t phát hi n đáng quan tâm n a là ngày 20/01/1994 nhóm tác gi R.J.Cava đã

ố ấ ẫ ợ

ấ ặ ủ ợ Ho, Lu) có nhi t đ  T

ấ công b  tìm th y siêu d n trong h p ch t Intermetallic ­ LnNi ệ ộ C = 13 – 17K. M c dù T ọ ộ ở ậ ệ ườ ế đây là m t phát minh quan tr ng vì nó m  ra con đ

2B2C (Ln=Y, Tm, Er,  ư   C c a h p ch t này không cao nh ng ẫ   ng tìm ki m v t li u siêu d n ề

ậ ệ ừ ợ ạ

ừ ướ ế ườ ẫ ằ ả ộ ấ  ­ m t v n đ ẫ trong các h p kim liên kim lo i (Intermetallic) và trong các v t li u t ồ ạ  t i ta v n cho r ng không có kh  năng t c đ n nay ng mà t tr i siêu d n.

6

ệ ộ ủ ể ẫ ờ Nhi ộ ố ấ t đ  chuy n pha c a m t s  ch t siêu d n theo th i gian

ế ớ ượ ề ấ ẫ ấ ợ

Cho đ n năm 2001 đã có r t nhi u h p ch t siêu d n m i đ ắ ệ c phát hi n. Tuy ả ệ ố ể ể ạ ẫ ạ ế nhiên, đ  cho có h  th ng ta t m s p x p các lo i siêu d n đi n hình theo b ng

7

sau.

ả ẫ ấ ạ : Phân lo i các ch t siêu d n B ng 1.1

ẫ ấ ệ ộ Nhi ạ ẫ Lo i siêu d n

Ch t siêu d n tiêu bi uể Hg Nb

Nb Sn ể   t đ  chuy n pha [K] 4,2 9,3 18,1 Năm phát  hi nệ 1911 1930 1954 Siêu d n kimẫ ợ ạ lo i và h p kim

Nb 3 Ge 23,7 1973

ứ Oxit siêu d nẫ   ch a Cu và O

3 La­Sr­Cu­O Y(Re)­Ba­Ca­Cu­O Bi­Sr­Ca­Cu­O Tl­Ba­Ca­Cu­O Hg­Ba­Ca­Cu­O Y(Re)­Ba­Ca­Cu­O Ba­K­Bi­O 20­30 85­95 115­120 120­125 90­164 85­95 20­30 1986 1987 1988 1988 1993 1987 1988

K C 30 1991 x 60

Ln(Re)­Ni­B­C Y­Pd­B­C 17 23 1994 1994 ứ ẫ Siêu d n không   ứ ch a Cu ẫ ữ Siêu d n h u  cơ ẫ Siêu d n không  ch a Cu và O

ồ ờ ớ ề ẫ ấ ớ ượ ệ ệ ộ ể c phát hi n, nhi t đ  chuy n pha

Đ ng th i v i nhi u ch t siêu d n m i đ ừ ượ ủ c a chúng cũng không ng ng đ c nâng cao.

ộ ố ạ ẫ ệ ộ ể 1.3. M t s  lo i siêu d n nhi t đ  cao đi n hình

ẫ

ề 1.3.1. Vài nét v  oxit siêu d n ị ầ ấ ấ ử ẫ

ệ ộ ấ ớ SrTiO3 do Scholey, Hooler và Cohen tìm th y năm 1964 v i nhi

19/cm3. Hi n t

ệ ượ ệ ử ằ

ạ các h t đi n t ế là n = 3.10 ườ ả ạ ấ   ệ  D u  n đ u tiên trong l ch s  phát hi n ra siêu d n có trong oxit đó là ch t ể t đ  chuy n pha  và   ổ ủ   ng này không n m trong khuôn kh  c a 3 và đã nâng i ta đã pha t p Nb vào SrTiO

ồ ể ệ ộ lý thuy t BCS. M i b y năm sau ng ộ ệ ử ượ đ c n ng đ  đi n t

xWO3 v i x = 3; n = 10

ườ 21/cm3  và nhi  lên n = 10 ẫ ấ ớ

ệ ượ ệ ấ ạ nhóm Matthias đã tìm th y siêu d n trong Na ẫ ậ v y, hi n t

ủ ớ ệ ượ ượ ấ electron đ  l n. Năm 1965, hi n t ề ng siêu d n đã xu t hi n trong nhi u lo i oxit khác nhau v i n ng đ ẫ ng siêu d n cũng đ t đ  chuy n pha . Chín tháng sau,   22/cm3 và . Như  ộ  ớ ồ   c tìm th y trong TiO và

ệ ộ ươ ứ ể ớ NbO v i các nhi t đ  chuy n pha t

2O4 v iớ

ẫ ồ ng  ng là 0,65K và 1,25K. ệ Năm 1973, Johnston và đ ng nghi p đã tìm ra siêu d n có trong LiTi

1­

ệ ẫ ồ TC  = 11K. Năm 1975, Sleight và đ ng nghi p đã tìm ra siêu d n có trong BaPb

21/cm3 và . Sau đó, ng

ớ ộ ạ ả ườ ồ i ta thay

xBixO3. V i x = 0,25 thì n ng đ  h t t K+1 vào Ba+2 trong ch t cách đi n BaBiO và tìm th y trong h p ch t Ba­K­Bi­O.

i n = 2,4.10 ấ ệ ấ ấ ợ

8

ở ề ướ ừ ườ ượ ẫ ồ ạ ề T  năm 1986 tr  v  tr c, ng i ta tìm đ c siêu d n t n t i trong nhi u oxit

ư ứ ấ ạ ả ợ ồ kim lo i nh ng không ph i trong các h p ch t ch a oxit đ ng.

ộ ố ạ ứ ồ ẫ 1.3.2. M t s  lo i siêu d n ch a oxit đ ng

C đ

ờ ớ ị ủ ế ượ Năm 1956, lý thuy t BCS ra đ i v i giá tr  c a T

ớ ệ ộ ậ ộ ạ ặ ươ ế V i là nhi t đ  Debye,  là m t đ  tr ng thái m t Fermi, V là th  năng t ứ   c tính theo ông th c .   ng tác

electron – proton.

ứ ườ ậ ấ ằ ố Trong quá trình nghiên c u, ng

ộ ậ ề ế ớ ố

C cao, có th  là các

C

ậ ệ ẽ ể ế ể ẫ ở

ườ ư ứ ạ ở ề   i ta nh n th y r ng ba thông s  trên đ u ộ   không đ c l p v i nhau. N u làm tăng m t hay nhi u trong ba thông s ,  và V trong ệ ứ h  th c T ệ ậ ệ h  v t li u b t th trên s  có th  tìm ki m các v t li u siêu d n có T ệ ậ ệ ấ ng nh  các h  v t li u ch a oxit ủ  vùng biên c a kim lo i và

ệ đi n môi.

ượ ưở ọ ở Ý t ng đó đ c hai nhà khoa h c K.A.Muller và G.Bednorz

ụ ể

2­xBaXCuO4 v i nhi ưở

ệ ộ ệ ộ ứ ể ầ ớ t đ  cao ch a oxit Cu đ u tiên La ẫ siêu d n nhi

ậ ả công ty IBM   ấ   (Th y Sĩ) tri n khai. Tháng 1 năm 1986, K.A.Muller và G.Bednorz đã tìm ra ch t t đ  chuy n pha   ề ự ng Nobel v  s  phát minh Tháng 7 năm 1987, Bednorz và muller đã nh n gi i th

ẫ ệ ộ ra siêu d n nhi t đ  cao.

ằ ườ ệ ộ ươ ấ ẫ Ng i ta cho r ng trong ch t siêu d n nhi t  đ  cao, các t

ư ạ ự ự ệ ấ ố

ể ẫ ị ỗ ườ ế ế ấ ợ ỡ

tr  h n h p có th  d n đ n phá v  lý thuy t BCS. Ng ồ ả ị ứ ấ ẫ ợ ớ ở ạ   ng tác m nh   electron – proton xu t hi n trong các oxit do s  phân c c gi ng nh  tr ng thái hóa ợ   i ta cũng tìm th y các h p ị ỗ    đ nh trên, b i vì Cu có hóa tr  h n

ặ ch t siêu d n ch a oxit đ ng phù h p v i gi ợ h p  ho c

ứ ủ ầ ầ ạ Ngày 12 tháng 01 năm 1987, nhóm nghiên c u c a C.W.Chu l n đ u tiên đã t o ra

2Cu3O7­. Các nghiên c u cho th y r ng c u trúc pha siêu

ở ợ ấ ằ ứ ấ ấ  h p ch t YBa

ẳ ấ ấ ẫ siêu d n có  ợ ẫ d n trong h p ch t này khác h n c u trúc (La­214)

ườ ừ ệ tính) và phát hi n ra

2Cu3O7­(g i là Y­123) có nhi

Tháng 3 năm 1987, ng ẫ ằ i ta thay La b ng Y (không t ệ ộ ấ ọ ợ h p ch t siêu d n YBa ể t đ  chuy n pha T

ẫ ủ ấ ượ ị ạ Ngay sau đó c u trúc pha siêu d n c a Y­123 đ

ớ ự ắ ớ c xác đ nh t ế ậ ự ộ

ấ Geophysical Laboratory đó là c u trúc l p v i s  s p x p tr t t ớ ượ ằ ớ hoàn (Y­BaO­CuO­Cu2­BaO) v i hai l p CuO

2  đ ấ

ớ ượ ế ạ ạ ợ tính  ô m ng. Ti p theo là hàng lo t các h p ch t m i đ

C  > 90K.  ệ   i phòng thí nghi m ầ    m t cách tu n ế   ỗ ộ c ngăn b ng m t chu i tuy n ế  ứ c nghiên c u khi thay th ộ    thu c dãy đât hi m), s  thay

ự ế ố Y = La, Nb, Sm, Eu, Gd, Ho, Xe và Lu (các nguyên t

ấ ự ế th  này không cho th y s  thay đ i T ổ C.

ộ ố ế ớ ứ ể ạ ờ ộ ậ T i th i đi m này, m t s  nhà nghiên c u khác trên th  gi

ẫ ụ i cũng đ c l p tìm ậ ra siêu d n R­123 có T C > 90K (nhóm Muller – Th y Sĩ, nhóm Tanaka – Nh t, nhóm

ắ ỹ Paul Chu – M  ­ và Zhong­Xian­Zhao­B c Kinh).

ộ ố ạ ẫ ệ ộ 1.3.3. M t s  lo i siêu d n nhi ứ t đ  cao ch a Cu và Oxy.

9

ừ ứ ế ẫ ượ ạ T  năm 1988 đ n nay, hàng lo t các oxit siêu d n ch a Cu đ ệ   c phát hi n.

ọ ợ ẫ ấ ệ ộ Ngoài La(R)­214 và Y(R)­123 còn có các h  h p ch t siêu d n nhi ể   t đ  cao đi n

hình sau đây:

ọ ắ ớ BiSr2Can­1CunO2n+4    (g i t t là Bi­22(n­1)n v i n=1,2,3,…)

ọ ắ ớ Tl2Ba2Can­1CunO2n+4  (g i t t là Tl­22(n­1)n v i n=1,2,3,…)

ọ ắ ớ HgBa2Can­1CunO2n+4  (g i t t là Hg­12(n­1)n v i n=1,2,3,…)

ọ ắ ớ t là Cu­12(n­1)n v i n=1,2,3,…)

CuBa2Can­1CunO2n+4   (g i t ạ ấ ế ề ặ ạ

A1­xBaxCuO2 (A là lo i đ t hi m, B là kim lo i ki m ho c valency). ậ ệ ộ ượ ủ ẫ ể t đ  chuy n pha đã v Các v t siêu d n có nhi ấ t quá 120K và c u trúc c a chúng

ệ ơ t h n.

ặ cũng đ c bi ♦ ệ ậ ệ ệ ệ ồ H  Bi­22(n­1)n: (V t li u này do Maeda và đ ng nghi p phát hi n vào tháng

1 năm 1988).

ể ọ ắ t là BSCCO system).

ạ ậ ệ ể ồ ứ ớ ­ Đi n hình là: Bi­Sr­Ca­Cu­O (g i t ấ ­ Đây là lo i v t li u đa pha mà  C u trúc tinh th  g m ba pha  ng v i

ượ ấ ớ ị ậ ự ắ n = 1, 2, 3 đ c xác đ nh là c u trúc l p theo tr t t ặ  s p đ t: BiO

2 đ

ượ ằ ớ ớ ớ

2­SrO­CuO2­(Ca)­ ớ   Ứ c ngăn b ng (n­1) l p Ca.  ng v i ệ ộ  t đ

C  có các giá tr  c  22K, 80K và 110K, có s  tăng nhi

ự

CuO2­…­(Ca)­CuO2­SrO, v i n là l p CuO ị ỡ ớ l p n = 1,2 và 3 thì T ứ ự ố ớ chuy n pha theo th  t tăng s  l p n.

ố ể ♦ ệ

H  Tl­22(n­1)n: (Do Shung và Herman công b  vào năm 1987). ừ ố ị ế Khi thay th  nguyên t

2Cu3Ox) nh nậ     t đ  chuy n pha c a h p ch t tăng lên x p x  90K. Tháng 2 năm 1988,

hóa tr  3 (Tl) cho (R)­123(TlBa ấ phi kim, t ợ ủ ệ ộ ể ấ ỉ ấ th y nhi

ầ ộ ượ ợ ấ Shung và Herman đã thay m t ph n Ca và Ba và đ

ư ấ ấ ợ ố c h p ch t Tl­Ba­Ca­Cu­O hay ớ ẫ ớ (TBCCO), h p ch t này có c u trúc gi ng nh  siêu d n BI­2223 v i hau l p kép

(TlO2) và có TC = 90K, 110K và có 125K khi n = 1,2,3.

♦ ệ H  Hg­12(n­1)n:

ế ườ ệ ạ ồ Năm 1991, ng

ấ i ta thay th  Hg cho Cu. Sau đó, Putilin và đ ng nghi p t o ra ệ ồ ợ h p ch t (n=1) v i T

ớ C = 94K. Schiling và đ ng nghi p thay n = 2,3 trong  ở ấ ở áp su t cao 16Gpa và 164K

Hg­12(n­1)n đã làm tăng TC  = 133K – 134K  ặ ượ ấ ắ c s p đ t: HgO­BaO­CuO

ớ ấ ằ ố ớ 30Gpa. ớ   ớ 2­(Ca)­CuO2­…­(Ca)­CuO2­BO. V i n l p ấ c ngăn cách b ng (n­1) l p Ca, c u trúc này gi ng v i c u trúc  . CuO2 đ

C u trúc đ ượ ♦ ệ H  :

ứ ặ ặ ớ ự

Công th c chung:  v i m = 1 ho c 2, X = Ba ho c Sr, n = 1,2,3 tăng theo s ổ ủ ệ ố ầ ả thay đ i c a A trong b ng h  th ng tu n hoàn.

ừ ế ệ ả ố

ư ế ế ằ ả ổ ầ   T  nhó VB (Bi), nhóm IIIB(Tl) đ n nhóm IIB (Hg) trong b ng h t th ng tu n   C b ng cách thay đ i A liên ti p đ n nhóm IB nh  Au hoàn, có kh  năng làm tăng T

C đ t đ

ặ ạ ượ ệ ho c Ag và T c 124K trong h  này.

10

ủ ậ ệ ộ ố ặ ẫ ệ ộ 1.4. M t s  đ c tính chung c a v t li u siêu d n nhi t đ  cao.

ườ ấ ủ ộ ố ứ ể 1.4.1. Các phép đo thông th ẫ   ng đ  nghiên c u m t s  tính ch t c a siêu d n

ệ ộ nhi t đ  cao.

ườ ấ ủ ộ ố ứ ể ẫ ệ ộ ng đ  nghiên c u m t s  tính ch t c a siêu d n nhi t đ  cao

Thông th ườ ườ i ta th ng

ứ ệ ệ ệ ng dùng các phép đo sau: ấ ệ ề + Nghiên c u v  tính ch t nhi ộ ẫ t: Đo đ  d n nhi t, nhi ộ   ấ t dung, su t đi n đ ng

ệ nhi ệ t đi n.

ứ ề ậ ộ ệ ấ ở ớ ạ

C  (T), sự

ệ + Nghiên c u v  tính ch t đi n: Đo đi n tr , m t đ  dòng t ớ ạ ệ ộ ứ ấ i h n… ệ ộ + Nghiên c u tính ch t nhi t đ ng: Đo t ừ ườ  tr ng t i h n nhi t đ ng H

ả

ấ ừ ệ ố ự ừ ễ ừ ườ ườ : Đo h  s  t tr , t tr ng t ớ ạ   i h n

ớ ạ hóa, đ ị ướ tăng ­ gi m entropy… ứ + Nghiên c u các ch t t 1), t ướ d C i (H ng t ừ ườ  tr i h n trên (H

2), d  h C ụ ụ Các phép đo trên đây đ u ph c v  cho m t m c đích chung là: ể ủ ậ ệ

ề ộ ng cong t ừ ng t …  ụ

ứ ộ ố ấ

ệ ứ ượ ự ừ ư ệ ể ọ   + Nghiên c u tính ch t chuy n c a v t li u. Ngoài ra, m t s  phép đo quan tr ng ể   , chuy n c th c hi n nh  các phép đo: hi u  ng Hall, chuy n pha t

khác cũng đ ấ

ệ ứ ấ ễ ạ pha c u trúc… ẫ t, nhi u x  tia X, Nhi u x

ể + Phân tích m u và ghiên c u c u trúc: Phân tích nhi ụ ệ ử ọ ủ ấ ạ  ễ ậ ệ    quét,… và đo h p th  sóng quang h c c a v t li u

ệ ứ ệ ứ ệ ứ ệ ứ

ế ợ ệ ứ ượ neutron, kính hi n vi đi n t siêu d n.ẫ ệ   +Các hi u  ng: Hi u  ng xuyên ngâm, hi u  ng Ramann, hi u  ng Meissner, hi u ỉ ằ   ứ ứ c k t h p nghiên c u không ch  b ng

ng Isotop, hi u  ng Joshepson… cũng đ ự ể ấ ự ệ ế ạ th c nghi m mà trong lĩnh v c lý thuy t cũng phát tri n r t m nh.

ặ ơ ả ủ ẫ ệ ộ ở ạ ườ t đ  cao tr ng thái th ng.

1.4.2. Đ c tính c  b n chung c a siêu d n nhi ệ ộ ậ ệ ườ ẫ ấ ấ ể Thông th

ạ ng, v t li u siêu d n nhi ướ ẳ ậ ệ ấ ớ l p (lo i Perovskite) và không đ ng h

2  và các chu i Cu­O.

ỗ ặ Ở ạ ườ ế ợ

C đ i v i t ng h p ch t khác nhau và T

ố ớ ừ tr ng thái th ấ ợ

ệ ử ề t đ  cao có c u trúc tinh th  là c u trúc   ề   ng. Các v t li u này có c u hình hai chi u ấ   ầ ng, h u h t các h p ch t ạ   ộ ụ C ph  thu c m nh ạ ườ ệ ẫ ng t o m u.

là các m t CuO ẫ ố g m siêu d n khi T < T ệ vào quy trình công ngh , các đi u ki n x  lý nhi ẫ ộ ạ ả ủ ậ ệ ồ ườ t và môi tr ệ ộ

i c a các v t li u siêu d n nhi ậ ừ ộ ế t đ  cao th ế ị ườ m t đ n hai b c và liên quan đ n các d  th ỏ ơ ng nh  h n các   ạ   ng trong tr ng

ẫ ệ ộ ứ ồ N ng đ  h t t ạ ể kim lo i đi n hình t thái siêu d n.ẫ ộ ẫ ệ Đ  d n nhi

ậ ệ t trong các v t li u siêu d n nhi ủ ế ệ ề ạ ư ặ   t đ  cao ch a oxit đ ng đ c ệ   ạ t t truy n ch  y u là do m ng còn trong kim lo i , dòng nhi tr ng là  . Dòng nhi

11

ủ ế ệ ử ẫ ề truy n ch  y u là do các đi n t d n.

ơ ả ủ ặ ẫ ệ ộ ở ạ ẫ 1.4.3. Đ c tính c  b n chung c a siêu d n nhi t đ  cao tr ng thái siêu d n.

ả ự ứ ế ệ ẫ ằ ấ ệ ộ Các k t qu  th c nghi m đã ch ng minh r ng các ch t siêu d n nhi t đ  cao

ấ ả ơ ả ư ẫ ấ ặ ệ ộ ấ t c  các đ c tính c  b n nh  các ch t siêu d n nhi t đ  th p.

cũng có t ệ ộ ở ả ộ ề ấ ẫ

Đi n tr  gi m đ t ng t v  không khi T < T ư ệ ứ ồ ạ ồ ậ ờ ạ t

C, HC1, HC2.  ng v i m i v t li u có m t giá tr  m t đ  dòng t ạ ể ừ ạ

ỗ ậ ệ ị ậ ộ ớ ạ Ứ ớ ộ i h n H ng t

C. Khi chuy n t ả

ườ ệ ẫ ồ   C. Trong các ch t siêu d n luôn t n i đ ng th i ba   ớ   i   t dung có ng sang tr ng thái siêu d n, nhi tr ng thái th

ướ ườ ượ ế ả i hi u  ng Meissner nh ng không hoàn toàn. Vì v y, nó t n t ườ tr h n Jạ ướ b c nh y. B c nh y này th

ể ự ế ấ ng đ ẫ ấ c trình bày theo lý thuy t BCS. ớ ể

Th c t ể ệ ộ ể ấ ẫ ấ ợ , chuy n pha siêu d n r t ít khi đi kèm v i chuy n pha c u trúc trong ườ   ng t đ  cao th

ộ ậ tinh th , mà chuy n pha c u trúc trong các h p ch t siêu d n nhi ả x y ra đ c l p.

ử ụ ứ ế ệ ẫ

ượ ấ cao đ u s  d ng tính ch t khe năng l ạ ng. Nghĩa là trong tr ng thái siêu d n, c

ế ươ ươ ươ ẫ ệ ộ  Các công trình s  d ng lý thuy t BCS cho vi c nghiên c u siêu d n nhi t đ ơ  ẫ ề ử ụ ệ   ng tác hút đi n ế ủ ặ ng tác gián ti p c a c p Cooper­ t

ng tác chính v n là t ệ ử ch  t ử ớ t

thông qua phonon. ị ộ v i đi n t ệ ứ ệ ộ ỏ ớ ư ẫ ồ

Hi u  ng đ ng v  là m t câu h i l n trong siêu d n nhi ả ệ ố ằ ấ ộ ứ ả ỏ ở t đ  cao mà ch a có   ằ   i đáp th a đáng, b i vì h  s   n m trong kho ng r t r ng ch  không b ng ờ l

ấ ẫ ệ ộ ấ i gi ư t đ  th p.

nh  trong các ch t siêu d n nhi ấ ơ ả ậ ệ ẫ ệ ộ ộ t đ  cao còn m t vài

Ngoài các tính ch t c  b n trên, v t li u siêu d n nhi ư ặ đ c tr ng riêng:

ị ướ ủ ậ ệ ệ ộ ẫ ớ ở ­ Tính d  h ng c a v t li u siêu d n nhi

ị ướ ụ ặ ạ ạ ạ ở tr c c có tính d  h ệ t đ  cao l n, đi n tr  R đo theo ố ệ ng m nh còn theo m t (ab) đi n tr  có d ng gi ng kim lo i.

ậ ự ườ ượ ả ắ ừ ằ ễ ạ . B ng nhi u x  Neutron, ng i ta tìm đ

N

­ Có tính ph n s t t ệ ở c tr t t ứ ệ ộ ấ ẫ ấ ớ xu t hi n nhi ả    ph n ớ N = 500K, v i ch t siêu d n ch a (RE) thì T t đ  Néel v i T ắ ừ s t t

= 2K.

ắ Ở ấ ộ ệ ộ ỡ ề ế ợ ­ Đ  dài k t h p  r t ng n. ẫ  siêu d n nhi

ậ ủ ể ặ ộ ưở h ng các thăng giáng trong vùng lân c n c a T

ả   t đ  cao c  Đi u này làm tăng  nh   C m t cách đáng k . M t khác, do ẫ ầ ắ ế ẫ ấ ệ ộ ạ ộ

ng n nên h u h t các ch t siêu d n nhi ệ ộ ạ ẫ ạ t đ  cao thu c lo i siêu d n lo i II. ứ ể ấ ợ Tóm l

i, tìm ra siêu d n nhi ọ ế ậ ệ ứ ẫ ớ ộ ướ m t b

ể ủ ự ệ ở ộ ờ ấ ặ t đ  cao, đi n hình là các h p ch t ch a Cu là ữ   c ti n quan tr ng trong quá trình nghiên c u v t li u siêu d n. V i nh ng ệ ớ   t, nó m  ra m t chân tr i m i cho s  phát tri n c a công ngh  và

12

tính ch t đ c bi ờ ố đ i s ng.

ƯƠ Ộ Ố Ợ Ủ Ấ Ấ Ấ CH NG 2: C U TRÚC VÀ TÍNH CH T C A M T S  H P CH T SIÊU

Ệ Ộ Ể Ứ Ồ D NẪ  NHI T Đ  CAO CH A Đ NG VÀ OXY ĐI N HÌNH

ợ ẫ ấ 2.1. H p ch t siêu d n nhi ệ đ  ộ cao 30­  40K. t

ấ ơ ả ủ   La­214.

2.1.1. C u trúc c  b n c a ệ ộ ệ ẫ ợ ấ ể ệ H  siêu d n nhi

2­xBaxCuO4 ho c La

ặ ọ ắ ẫ ợ ứ ợ h p th c là La

2­xSr2CuO4 g i t ớ

ứ ạ ế ợ ử ử ử này c  hai nguyên t Cu và 4 nguyên t

ứ ượ kim lo i k t h p v i 1 nguyên t ầ ầ

ấ ằ ộ ồ ph c này đ ể ộ đ  chuy n pha T t đ  cao tiêu bi u trong h p ch t này là h  La­Ba­Cu­O có   ứ   t (siêu d n 214). Theo h p th c ợ    O. H p ệ   t ể c Bednorz và Muller phát minh ra l n đ u tiên vào năm 1986, có nhi C n m trong vùng 30­40K (tùy theo n ng đ  x). C u trúc tinh th

ầ ủ ệ ố ậ ộ ươ ban đ u c a h  th ng này thu c Perovskite l p ph ạ ng d ng ABO3.

ườ Ở ạ ấ ấ ạ ợ tr ng thái th ệ ng, h p ch t này là ch t đi n môi. Khi pha t p, nguyên t

ư ứ ệ ể ở ự ử  n m ằ ở trung tâm (B+) dịch chuyển làm cho cấu trúc lập phương ABO3  biến dạng     di n  (Tetragonal),   tr c   giao méo  và  có  th  tr ạ ấ   thành các   lo i c u trúc  nh : t

ự ử

ế ấ ớ ơ ử oxy trong c u trúc tinh c ượ s p ắ x p cùng v i các nguyên t Cu th  ể theo hình

13

(Orthorhombic), tr c thoi (Rhombohedra) và đ n tà (Mocolinic). Các nguyên t trong h  ệ đ bát di n.ệ

14

ệ ử ấ 2.1.2. C u trúc đi n t La2CuO4

ậ ệ ấ ố ệ ẫ

ỗ ố ặ ạ 2­xSr2CuO4 t o nên các l

ườ 2+ thì trong h  Laệ ự ả ư ậ ở ộ ự ệ ẫ ộ ở

2 là b n ch t c a siêu d n trong v t li u này.

ộ ỗ ố ậ ệ ấ ủ ẫ ả ặ ợ ng, v t li u siêu d n La(214) là h p ch t g m cách đi n. Khi thay Thông th La3+ b ng Sr ẳ   ằ  tr ng trong các m t ph ng ổ   CuO2, gây ra s  gi m đi n tr  đ t ng t và tr  thành siêu d n. Nh  v y, s  thay đ i ồ n ng đ  l tr ng trong m t CuO

15

2.1.3. Tính ch tấ  từ

ộ ừ ủ ấ ẫ ụ  hóa ph  thu c t ộ ừ ườ  tr ng c a ch t siêu d n (214)

ộ ủ ộ ừ ự ụ ­ Đ  t ­ S  ph  thu c c a đ  t hóa M vào nhi ệ ộ t đ .

ợ ẫ ệ ộ ấ 2.2. H p ch t siêu d n nhi t đ  cao 80­ 90K

2Cu3O7­y ẫ

ẫ ấ ơ ả ủ 2.2.1. C u trúc c  b n c a siêu d n YBa

ệ ợ ấ ẳ ị Sau khi phát minh và kh ng đ nh, siêu d n trong h  h p ch t YBa­Cu­O có

ệ ộ ể ớ ợ ứ ợ TC  (cid:0) nhi t đ  chuy n pha

ậ ệ ơ ả ủ ẫ ấ ị danh đ nh là

ươ ự ớ ấ ơ ả ơ ả (123) t ng t ứ     90K  v i h p th c cation là 1Y: 2Ba: 3Cu và h p th c ẫ     YBa2­Cu­O (siêu d n 123). C u trúc ô c  b n c a v t li u siêu d n ủ   3  (hình 2.2) và ô c  b n c a v i c u trúc Perovskite c  b n ABO

YBa2­Cu­O (hình 2.4).

ấ ươ ị ị ng. V  trí A n m

Trong c u trúc Perovskite c  b n  ủ ơ ả ABO3 có hai v  trí ion d ằ ố ượ ạ ệ ở

ướ ơ ấ ợ ơ ươ ằ ở  ợ   c t o b i kh i bát di n b ng các ion âm (oxy) và làm phù h p ị   c l n h n trong c u trúc. V  trí B phù h p cho các ion

ng có kích th ỏ ơ ướ ằ ạ ủ ấ ố ợ tâm c a khung đ ớ v i các ion d ươ d ng có kích th c nh  h n, n m t

ơ ẽ ế ướ ớ ị ệ i tâm c a kh i bát di n. Trong h p ch t siêu   ỏ c l n h n s  chi m các v  trí A, còn Ca nh

ế ị ẫ d n (123) các ion Y và Ba có kích th ơ ẽ h n s  chi m các v  trí B.

ấ ự   C u   trúc   tr c

16

ủ ậ ệ ẫ ượ thoi (orthorhombic) c a v t li u siêu d n đ c mô t ả ở hình 2.5

ấ ậ ẫ 2.2.2. Các tính ch t v t liêu siêu d n Y­ 123

ệ ủ ậ ệ ẫ ấ ­ Tính ch t đi n c a v t li u siêu d n Y­123

ấ ừ ủ ẫ ­ Tính ch t t c a siêu d n Y­123

ấ ệ ướ ả ệ ộ ẫ ệ ấ ộ t: B c nh y nhi t dung và đ  d n nhi ệ t ­ su t đi n đ ng nhi ệ   t

­ Tính ch t nhi đi nệ 17

ợ ẫ ệ ộ ấ 3.3. H p ch t siêu d n nhi

t đ  cao 110­ 125K ệ ộ ẫ ộ ố ợ ệ ộ ể ằ ấ M t s  h p ch t siêu d n nhi

ả t đ  cao có nhi ấ ạ ợ ể

ạ ợ ể ấ ẫ ấ t đ  chuy n pha n m trong   ề  ấ   t đ  cao này có c u trúc tinh th  và tính ch t

ố kho ng 110­125K. Tiêu bi u là hai lo i h p ch t Bi­Sr­Ca­Cu­O và Tl­Ba­Cu­O. V ệ ộ ơ ả c  b n hai lo i h p ch t siêu d n nhi ươ t ố ng đ i gi ng nhau.

ứ ẫ 3.3.1. Siêu d n ch a Bismush

ệ ệ ẫ ồ Tháng 5/1987 Michel và đ ng nghi p phát hi n ra siêu d n Ba­Sr­Cu­O có

ệ ộ ể ừ ế ệ ồ nhi t đ  chuy n pha t

ệ ượ ế ẽ ạ ượ ộ ậ ệ phát hi n đ

ớ ệ ộ 7 đ n 22K.  ệ c: N u thêm Ca vào h  Bi­Sr­Cu­O s  t o đ ơ ệ ộ ể ấ ỏ ợ m i có nhi t đ  chuy n pha cao h n nhi t đ  hóa l ng Nit

2Sr2Can­1CunOy v i n = 1,2,3. H p th c này t n t

ứ ệ ợ ớ ứ Tháng 1 năm 1988, Maeda và đ ng nghi p đã   ẫ   c m t v t li u siêu d n ợ   ơ . H p ch t này có h p ẫ   ồ ạ i ba h  siêu d n

ợ

ẫ th c chung là: Bi ầ ồ g m các h p ph n sau đây: 2Sr2Cu1O6+x có TC (cid:0)

ệ 7 (cid:0)  22K (khi n=1). Trong h  này pha siêu d n chính g i ọ   ệ Bi(2201).   80  (cid:0)   90K  (khi n=2). Trong h  này pha siêu d n ẫ

ọ + H  Biệ là + H  ệ Bi2Sr2Ca1Cu2O8+x  v iớ   TC  (cid:0) chính g i là Bi(2212).

2Sr2Ca2Cu3O10+x  có TC

+ H  Biệ

18

(cid:0) ệ ẫ 110 (cid:0) 12K (khi n=3). Trong h  này pha siêu d n chính là Bi(2223).

ợ ấ

ấ ả ấ ề ể ủ ạ Hình 2.6 mô t ấ ợ ẫ ệ ẫ

ứ ặ

ề ộ ợ ộ ứ ườ ấ thành ph n Bi­Sr­Ca­Cu­O th

ườ

ỷ ệ ụ các

ệ

ườ ẫ ạ c u trúc tinh th  c a các h p ch t siêu d n trên. Nhìn chung các h p ch t này đ u có c u trúc lo i Perovskite. Trong các h  siêu d n Bi(2201),   ả  ặ Bi(2212),     Bi(2223)   đ u   ch a   m t,   hai   ho c   Tetragonal,   Othorhombic   ho c   gi ầ iạ   t n ồ t ng  Tetragonal. Trong m t h p ch t ch a các  ố siêu d n ẫ này th ấ ẫ ả ng gi ng nhau c  ba siêu d n (2201), (2212), (2223). C u trúc pha    ề ể ạ và khác nhau v  đ  dài tr c c (hình 2.6). T  l ố   ộ ề ộ pha trong m t kh i v  th  lo i  ế t o ạ và  ầ quy  trình công ngh  khi ch   ứ ợ ẫ ầ ộ m u tùy thu c thành ph n h p th c ban đ u,  ệ ủ ề đi u ki n c a môi tr ng t o m u.

ể ấ 3.3.2. C u trúc tinh th  lý

ủ ẫ ệ ộ ưở t ng c a siêu d n nhi ứ t đ  cao ch a Bi– 2212.

ể ủ ưở ấ ấ Hình 2.7 là các mô hình lý t

ệ ộ ạ ệ ử ứ ứ ế ễ ả nhi

t đ  cao ch a Bi. K t qu  nghiên c u nhi u x  đi n t ộ ớ ấ ứ ệ ứ ấ ớ ỉ

2 và pha th  ba  ng v i n=3 có ch a ba l p CuO

19

ứ ứ ớ ớ ớ nghi p cho th y, pha th  nh t  ng v i n=1 ch  có m t l p CuO ứ ứ ớ v i n=2 có ch a hai l p CuO ẫ   ng cho c u trúc tinh th  c a các ch t siêu d n ồ    (ED) do N.Y.Li và đ ng ứ   ứ 2; pha th  hai  ng 2. Số

ự ỳ ệ ệ ọ ẫ ủ   2 đóng vai trò c c k  quan tr ng trong vi c hình thành tín hi u siêu d n c a

ẫ ệ ộ ớ l p CuO ậ ệ v t li u siêu d n nhi t đ  cao.

ứ ơ ế ệ ộ ộ ố ẫ ả

Trong quá trình nghên c u c  ch  siêu d n nhi ưở t đ  cao m t s  tác gi ấ ể ủ ề ấ ộ ợ ự d ng m t vài mô hình lí t

ố ề ể ệ ẫ ấ còn xây   ẫ   ng khác v  c u trúc tinh th  c a h p ch t siêu d n ệ ộ  t đ Bi2Sr2CaCu2O8 có th  tìm th y trong các tài li u đã công b  v  siêu d n nhi

cao

ể ấ ợ   3.3.3   C u   trúc   tinh   th   các   h p

2SrCaCu2O8+(cid:0)

ấ ẫ ệ ộ ch t siêu d n nhi t đ  cao Bi

ự ế ể ế ợ ử ớ

Trong th c t ể ạ , các nguyên t ể ứ ợ oxy không th  k t h p hoàn toàn v i các nguyên   ườ   ng ố ưở Bi2Sr2CaCu2O8, s  oxy trong h p th c th ng khác đ  t o nên tinh th  lý t ố t

ơ ơ ứ ế ạ ượ ườ ớ l n h n 8 cho nên h p th c ch  t o th i d ng ng đ c vi t d

ư

ượ ọ c minh h a trong các hình 2.8 và hình 2.9 a, hình sau đây. Các mô hình này đ

ế ướ ạ Bi2Sr2CaCu2O8+(cid:0) .  ậ Vì v y, J.M.Tarascon, A.W.Slieglit, M.Hervieu và M.A.Subramanian đã đ a ra môt   s  môố b.

ề ế ầ ả thi

ơ ở ề ế ợ ặ

ự ử ị Nhìn chung các mô hình này đ u có các gi ộ ấ c u trúc ô c  s  đ u có m t bô khung các c p nguyên t ế x p v  trí các nguyên t ố   t ban đ u gi ng nhau, trong ớ ự ắ   ử  Cu­O k t h p v i s  s p ấ    Sr, Ca và Bi. S  khác nhau trong các mô hình c u trúc này là

ả ị ớ gi ề ấ  đ nh khác nhau v  c u trúc các l p Bi­O.

2Ba2CaCu2O8.

20

ưở ủ ợ ẫ ấ 3.3.4. C u trúc lý t ấ ng c a h p ch t siêu d n TI

ạ ẫ ấ ể ệ ộ ề ộ ợ Tóm l t đ  cao, ta nghiên c u v

ấ ủ ấ ặ ạ ợ i, khi tìm hi u v  m t h p ch t siêu d n nhi ư

ấ ể ệ ộ ệ ộ ệ ộ ể nhi t đ  cao có nhi

ợ ệ ộ ợ t đ  cao đi n hình: h p ch t siêu d n nhi ẫ t đ  chuy n pha  ẫ ấ ấ ợ trong vùng nhi

ệ ộ t đ  30­40K (h p ch t siêu d n 30­40K); h p ch t siêu d n nhi ẫ ệ ộ ể ấ ợ t đ  chuy n pha

TC trong vùng nhi ệ ộ cao có nhi ợ ệ ộ ể ẫ

t đ  chuy n pha  ấ ả TC trong vùng nhi ể t đ  cao có nhi ẫ ẫ ấ ấ ợ

ể ủ ứ ư ằ ặ ạ ấ

ố ỉ ể ớ ị

ứ ề ấ ẫ ặ ạ ứ ề  ẫ   ấ c u trúc và các tính ch t đ c tr ng c a chúng. Ta xét ba lo i h p ch t siêu d n ẫ TC  ệ ộ  t đ t đ  80­90K (h p ch t siêu d n 80­ tệ   ấ 90K); h p ch t siêu d n nhi ộ   đ  110­ 125K (h p ch t siêu d n 110­125K). T t c  các ch t siêu d n đi n hình này ề   ề đ u ch a Cu và Oxy. C u trúc tinh th  c a chúng đ c tr ng b ng m ng hai chi u ể   Cu­O. Tùy theo s  đ nh O(0,1,2) và v  trí Cu trong tinh th  mà l p Cu­O có th  là   m ng hai chi u hình tháp vuông ho c hình bát giác. Các ch t siêu d n ch a Cu và

ề ữ ể ề ế ả ấ ơ ơ

ậ ệ ề ự ữ ề ệ ệ ớ Oxy đ u có nh ng tính ch t chung v  tinh th . Mô hình đ n gi n cho c  ch  siêu   ượ   ẫ c d n trong các v t li u này là quan ni m v  s  truy n đi n tích gi a các l p đ

2.

21

ể ệ ệ ẫ ớ coi là b  đi n tích và các l p d n đi n CuO

ƯƠ Ộ Ố Ứ Ụ Ủ Ậ Ẫ Ệ Ệ CH NG 3: M T S   NG D NG C A V T LI U SIÊU D N NHI T Đ Ộ

CAO

ư ế ẫ ủ ậ ệ ồ ạ ở ạ Nh  ta đã bi t, tr ng thái siêu d n c a v t li u t n t i vùng nhi ệ ộ ướ   i t đ  d

C

ệ ộ ớ ạ ỏ ơ ừ ườ ớ ạ ệ i h n T nhi t đ  t ở ừ ườ  tr t ng nh  h n t tr ng t i h n H và dòng đi n nh ỏ

ơ h n dòng t

C, ớ ạ C. i h n I ề ớ ệ ậ ệ ở ủ ệ ẫ ằ

ạ ặ ấ ẫ V i các đi u ki n trên, đi n tr  c a các v t li u siêu d n luôn b ng 0 . Ngoài ỏ chất ng b  đ y ra kh i ng ngoài, t ừ ườ  tr ừ ườ  tr

ị ẩ ra, khi đ t ch t siêu d n lo i I vào t siêu dẫn đó. Và do đó, từ trường trong chất siêu dẫn bằng 0 (Bin = 0).

ố ớ ố ợ ấ ấ ạ ẫ ấ ẫ Đ i v i ch t siêu d n lo i II (đa s  h p ch t và các ch t siêu d n nhi

0 < , t

ớ ạ ạ ị ẩ ừ ườ  tr ng t ừ ườ  tr

o <  t ở ấ ủ

cao) có hai t ẫ ấ ẫ ấ ấ ch t siêu d n. Trong khi đó,  < H i h n là và . T i H ừ ườ  tr

ệ ộ  t đ ỏ   ng hoàn toàn b  đ y ra kh i ạ   ng th m vào trong ch t siêu d n (tr ng ằ ẫ ấ ẫ ệ

thái trung gian). Tuy nhiên đi n tr  su t c a ch t siêu d n v n b ng 0. ự ứ ủ ư ụ ủ ẫ ặ ấ ọ Các  ng d ng c a siêu d n d a trên các đ c tr ng quan tr ng c a ch t siêu

ấ ượ ử ủ ể ể ứ ụ ẫ ng t c a siêu d n. có th  k  ra các  ng d ng quan ẫ d n là

; Bin = 0 và tính ch t l ủ ẫ ọ tr ng c a siêu d n là:

ế ạ d n.ẫ

ề ả ­ Ch  t o nam châm siêu ệ   năng. i đi n

iườ   b ngằ   nhả   c ngộ   h ngườ   từ  h tạ

­ Truy n t ­  ngỨ   d ngụ   trong  quan  sát  n iộ   tr ngạ   con  ng nhân MRI.

ượ ạ ừ ườ l ng. tr ng ­ T o t

ế ạ

ầ đ  ể tích tr  năng ữ ộ ơ ế   th .ế ­ Ch  t o đ ng c , bi n ớ ạ   dòng. i h n

­ C u chì gi ế ạ ­ Ch  t o tàu h a ỏ ch y ạ trên đ m ệ t ừ ớ t c đ v i

ệ ứ ố ộ c c ự nhanh. ự ­ Các thi

t b  d a  ượ ế ị ự trên hi u  ng Josephson v i đ   ề ứ ụ ­ Giao thoa l ng ử t

ớ ộ nh y ạ c c cao. ẫ d n (SQUID) và nhi u  ng d ng khác. ườ siêu  ụ ứ ệ ầ ớ ộ ố V i các  ng d ng khác nhau, c n có các dòng đi n có c ng đ  t ể i thi u (I <

ướ c. ộ ừ ườ  tr Ic) trong m t t

ế ụ ứ ạ Theo đánh giá c a các chuyên gia kinh t ủ    (năm 2002) ph m vi  ng d ng c a

ư ự kê trên các lĩnh v c chính nh  sau:

ể ố ệ ử   46%. : ượ ng cho tr ủ siêu d n ẫ có th  th ng  ự ­ Lĩnh v c đi n t ự ­ Lĩnh v c năng l 18%. ng:

­ Giao thông v n t ậ ả   9%. i:

ế ­ Y t

: 11%. ụ ứ ­ Các  ng d ng khác: 16%.

ế ớ ự ị ươ ạ ủ ả ẩ ng m i c a các s n ph m có s ử

22

Ngân hàng th  gi ẫ ậ ệ i (WB) d  đoán giá tr  th ế ớ ỷ ế i lên đ n 244 t ụ d ng v t li u siêu d n trên toàn th  gi USD vào năm 2020.

ệ ế ạ ứ ứ ụ ạ Theo t p chí Time (năm 2000), công ngh  ch  t o và nghiên c u  ng d ng các

ấ ẫ ở ị ế ỷ ứ ệ ầ ạ

23

ch t siêu d n  ể ử ụ v  trí th  2 trong các lo i công ngh  hàng đ u th  k  XXI. ứ ẫ ầ ộ ố ấ ị ầ ấ Đ  s  d ng các ch t siêu d n c n đáp  ng m t s  yêu c u nh t đ nh đã nêu.

ả ế ị ươ ứ trong t ừ ườ  tr ng B trong các thi ng  ng t b  t ố c B ng 3.1: Các thông s  J

ụ ứ Các  ng d ng B(T) Jc(A/cm2)

ầ ử ạ Các ph n t ể  chuy n m ch 0,1 5.106

ệ ẫ ề Dây d n dòng đi n xoay chi u 0,2 105

ệ ẫ ộ ề Dây d n dòng đi n m t chi u 0,2 2.104

SQUID 0,1 2.102

Motor và máy phát đi nệ 4 104

ầ C u trì 5 105

ệ ộ ệ ủ ấ ẫ ố ớ ứ ụ Ngoài ra nhi t đ  làm vi c c a ch t siêu d n (T ứ   lv) đ i v i  ng d ng có  ng

ấ ớ ệ ử ứ ụ ớ ụ d ng có công su t l n  và v i các  ng d ng trong đi n t

ư ậ ẫ ấ ệ ộ ấ ầ thì  ượ Nh  v y, các ch t siêu d n nhi t đ  th p c n đ

ẫ ệ ộ ơ ỏ ấ (4,2K), các ch t siêu d n nhi t đ  cao thì trong Nit ỏ   c ngâm trong Heli l ng ệ ộ  ặ t đ l ng (77K) ho c nhi

ỏ

Hydro l ng (20,28K). ậ ế ạ ề ặ ỹ ậ ệ ử ụ ữ ầ ẫ

ệ ứ ạ ế ế ệ ẫ ấ t đ  cao vi c thi

ệ ộ ẫ ả ơ ơ

ố ớ ki n ph c t p. Đ i v i ch t siêu d n nhi ấ ụ d ng đ n gi n h n. Tuy nhiên, vì các ch t siêu d n nhi ố ả ọ ườ ẫ ạ ạ ằ ộ ề   V  m t k  thu t, ch  t o và s  d ng v t li u siêu d n c n có nh ng đi u ể ứ   ế ạ ệ ộ t k  ch  t o đ   ng ố   ậ ệ t đ  cao là v t li u g m,   i ta ph i b c các b t siêu d n trong các  ng b ng b c, ép t o dáng và

ệ ộ ợ ạ ươ ễ ử ụ ề ố giòn nên ng ở t đ  thích h p t o thành các dây t ẻ ng đ i m m d o d  s  d ng. nung nhi

ử ụ ệ ứ ệ 3.1. S  d ng hi u  ng đi n tr ở  không.

3.1.1. Ngành công nghi pệ   đi nệ

3.1.1.1. Truy n t ề ả năng   i

24

ượ l ng (Electric Power Transmission).

ệ ườ ả ệ ẫ ệ ộ

i đi n siêu d n nhi ằ ả ậ ệ c xây  ợ ấ ớ c ượ t đ  cao đã đ cáp siêu d n ẫ có l

ệ ả ng dây t ư M , ỹ Nh t,…T i đi n b ng  ấ ợ ườ ớ ả ả i đi n thông th ng. L i ích l n nh t là kh  năng t ng dây t

ệ ự ngượ   trong  quá  trình  t

ượ ạ ẫ ạ ể ả c làm l nh trong tr ng thái siêu d n có th  t i dòng

Hi n nay, các đ ế ộ ố ướ tiên ti n nh   m t s  n ớ ườ v i đ và  không  bị  t nổ   hao  năng  l dây  cáp đ ệ ồ ườ ớ ườ ệ ệ dòng đi n trong cáp đ ng bình th ng v i đ

ộ ợ ể ng kính  ả ệ ườ nhau. M t l các dây t

i ích không th  có đ ẫ ạ i đi n bình th ệ ượ ng là, khi t ẫ ở dây d n (nhi

ượ ng do đi n tr ữ ế ượ ở c  ị ấ i ả năng l

ố ng đi n đ n nh ng kho ng  ể ả ượ ệ ng

ặ ờ ượ ệ t, năng l ượ i năng l ấ ừ đi n Hydro và năng l ng m t tr i, năng l than ở  d ng ự i r t l n so   ấ ớ   i dòng r t l n ấ   ệ iả   đi n. Th c nghi m cho th y: l n  ớ g p  ấ ba  l nầ   ế ố   dây và hi u đi n th  gi ng ệ   ả i đi n ệ   t cách r t xaấ   ượ   ng ạ   ng h t

ế ồ ặ ơ ử ụ trong tr ng thái siêu d n, không b  m t mát năng l ệ Jun). Đi u ề này cho phép truy n ề t ẫ mà không t n kém. Cáp siêu d n cũng có th  t ượ  ừ ngu n đ n các trung tâm dân nhân t ng l y t c  ư s  d ng ho c n i tiêu ả đ a ị nhi ặ đá ho c năng l  th .ụ

ơ ệ ộ ệ 3.1.1.2. Máy phát đi n và đ ng c  đi n siêu

ố ạ ệ ườ d n.ẫ ư

ệ d n ẫ có d ng gi ng nh  các turbin thông th ẫ ư

ượ ẫ ả ộ

c bao  ồ ấ ỏ ằ ơ ơ ượ  đ

ệ ộ ủ ở ạ ẫ khi n và ho t đ ng c a  lý. Nh ng ư chân không quay tròn. Ch t l ng Nit ướ h ể ng tâm đ  duy trì nhi t đ  c a motor

ộ ử ỉ ằ ứ ố c ướ ch  b ng m t n a kích th ẫ d n đã ch ng t ỏ tính năng t c

th t, kích  ỡ ẻ ơ ườ ệ ệ ự ề   Máy phát đi n siêu  ng. S  đi u ủ máy phát đi n siêu d n gi ng nh  turbin v  m t nguyên ạ ộ ể ố ề ặ   ồ   b c ọ trong m t bu ng s  ự khác nhau c  ơ b n là motor siêu d n đ ự   c b m vào bu ng chân không b ng l c ệ  tr ng thái siêu d n. Máy phát đi n siêu   ướ máy  phát  ườ   ng ớ máy  phát   đi n   thông   th h n   c   40%   so   v i đi n   th

25

ng,   giá   thành   r ệ ấ ượ 300MW; hi u su t đ c nâng lên 98 ­ 99%.

ữ ượ ừ ẫ 3.1.1.3. Bình tích tr  năng l ng t siêu d n (Superconducting Magnetic Energy

Storage – SMES).

ượ ượ ủ Trong SMES, năng l ng đ c sinh ra t ừ ừ ườ  tr

ấ ượ t ượ ẫ ng c a cu n  ữ ớ ượ l n đ c chôn trong lòng đ t. Năng l

ệ ố ng đ ị ượ

ng

khác nhau vào bình ch a. (Ví  ầ ử ụ ạ ệ các m ch đi n trong h  th ng này không b  tiêu hao. Năng l chuy n ể đ i ổ t ứ ượ l ượ ừ ạ  các d ng năng  l ệ ọ c  ơ h c ọ và nhi t hoc v.v.). Khi c n s  d ng, năng l ng hóa h c,

ấ ườ ộ ấ ề ả ạ ả ra r t nhanh v i ng đ  r t m nh. Đi u này làm gi m t ng tr ớ  c

ữ ệ ệ ấ ế ng tích tr . SMES có hi u su t đ n 97%. Hi n nay, các nghiên ộ dây siêu d n ẫ r tấ   ộ dây siêu d n và   c tích tr  trong cu n  ầ   ở  đây không c n ng  d  ụ các d ng năng ạ   ượ ượ ng đ c phóng   ừ ườ  và gi m năng   c u ứ đã ch  t oế ạ

26

ượ ể ượ l các SMES có công su t ấ vài ngàn MW đang đ c tri n khai.

ề ứ ự ụ ọ

ườ ạ ố Ngoài ra, SMES còn có nhi u  ng d ng trong khoa h c quân s  nh : năng l ể ắ ng ray có th  b n các lo i

ạ tên l a t m xa  ử ầ ạ ế ị ể ả ự ể ử ụ ư ượ   ng v i ớ t c đ  r t ộ ấ   ụ t b  này đ  phóng các lo i máy bay  ph n l c, tàu vũ tr laser, súng ch y trên đ ớ l n. Có th  s  d ng thi

v.v….

ố ạ 3.1.2. Máy gia t c h t (Particle Accelerators)

ử ụ ẫ ệ ộ ấ S  d ng các nam châm siêu d n nhi t đ  th p thay cho các nam châm s  ti

ượ ế ử ụ ậ ệ ệ ộ ệ ề ệ ẫ

ệ ki m đ ế ấ ủ ệ ể ạ ẽ ế   t t đ  cao   ệ c hàng tri u đô la ti n đi n. N u s  d ng v t li u siêu d n nhi ố thay th  thì hi u su t c a các máy gia t c h t tăng đáng k  vì giá thành đi n năng

27

ả ạ và giá thành làm l nh gi m.

28

ệ ạ ừ ả ứ ) t h ch t

3.1.3. Lò ph n  ng nhi ể ử ụ ệ (Magnetic fusion reactors ả ứ ả ừ ấ ớ lò ph n  ng n u ch y t . Các nam châm

ẽ ữ gi a không trung trong plasma

ệ ộ ấ ườ hình bánh  ế lò ph n  ng Tokamak  ả t đ  th p có ừ tr t ả ứ th  ể s n sinh ra

ủ ạ ượ ư

ả ự ấ ệ c đ a vào bên trong t ọ ư ạ ng nóng ch y t ừ ườ  tr ụ  ử d ng ch t xu t hi n khi plasma nóng lên ng ng đ ng l

ượ ả ổ i. S ạ ệ ộ cao  làm gi m t ng năng l t đ ng lên đ n 11 ả   ng. Ph n ấ siêu  ế đ  ể làm l nh nam châm và t ầ ng c n thi

ệ ố ạ Đ  s  d ng cho các thí nghi m v i  ẫ ở ữ siêu d n s  gi răng. Nam châm siêu  d n  ẫ nhi testla. Tr ng thái plasma c a khí gas nóng đ ứ d n ẫ nhi ả ơ đ n gi n hóa h  th ng làm l nh.

ệ ứ ệ ứ Ứ ụ 3.2.  ng d ng hi u  ng Meissner: Hi u  ng nâng.

ệ 3.2.1. Ôtô đi n (Electric Automobils)

ườ ế ạ ẫ ơ ở ủ Ng i ta ch  t o các motor siêu d n d a

ấ ủ ẫ ườ Tính ch t c a các motor siêu d n là gây nên s ự đ y ẩ các đ

ể ử ụ ệ

ướ ỡ này  s  d ng đ  lái rotor trong motor đi n. Các motor  ướ ự ấ c c  1/3 kích th c motor th

ớ ề ứ th

ạ ả ườ kích th c ướ tính gi m ả đi c  ỡ 50% so v i motor  ấ ệ ả c  trong công nghi p s n xu t ôtô, các lo i b m, qu t, các ổ máy  th i, các

ề ề ấ ươ khí, máy nghi n và r t nhi u ph ng ti n ự trên c  s  c a hi u  ng Meissner. ệ ứ    ừ thông. S c ứ đ yẩ   t ng  ắ và có  ấ ắ siêu d n ẫ r t r n ch c  ẫ   ng. S  m t mát dòng trong motor siêu d n ườ Motor siêu d n có nhi u  ng d ng ụ   ẫ ng.  ạ ơ máy  cơ  ệ   khác.

ể ử ụ ệ ệ máy kéo. Đi n năng đ

ượ ữ ế ị ượ ắ trong bình tích siêu ng ừ t tr

ẫ d n, thi ạ ề ả ệ tích tr ươ ượ   c ặ   c l p đ t trên các ấ ượ ẫ Có th  s  d ng motor siêu d n cho các ôtô đi n và   ữ năng l i. Các ôtô và ph ng cao máy kéo này ch y êm, hi u su t năng l

ng ti n truy n t ễ ườ ẫ ở ệ ộ ng. Ch t nhi t đ  phòng

29

và không  làm ô nhi m môi tr ệ ươ ẽ ả ấ siêu d n nhi ứ t b  đ ệ ệ ộ cao   t đ   ụ trong t ng lai s  làm tăng hi u qu  và giá thành cho  ng d ng này.

ừ ự 3.2.2.   S   treo   t (Magnetic

Levitation)

ể ừ ự ề ự ệ ấ ẫ ặ

K  t ữ khi có s  phát minh ra siêu d n có r t nhi u s  quan tâm đ c bi ứ ệ ừ ụ ụ ự cho nh ng  ng d ng trong ứ . Th c ra  ng d ng ự lĩnh  v c đi n t

ượ ử ụ ơ ứ ụ ề ệ ả ạ ườ t dành d a  ự vào đ c tính ặ   ớ   đa d ng h n  ng d ng trong vi c gi m b t c s  d ng nhi u và tr ủ ng c a nó đ

30

ệ đi n tr  r t ở ấ   nhi u.ề

3.2.3. Tách chi ế ừ t t

(Magnetic  Separation).

ọ ừ ươ ế ị ấ ầ ạ ng pháp tách chi

Tách l c t ợ ỏ ỗ là ph ủ

ỗ ợ ộ ườ ng đ t

ầ ạ

ứ ả ụ

ấ ừ ơ ừ ế ặ ự ề ra kh i h n h p c a nó. Do s  khác nhau v  các tính ch t t riêng t o ạ nên h n h p, m t vài thành ph n s   ầ ẽ b  ị kéo ra khi có t ợ ỗ ợ h p. Các thành ph n khác nhau trong h n h p còn l ề d n ẫ nhi sunfur  t t ệ đ  ộ cao có nhi u kh  năng  ng d ng cho công ngh   ạ t các t p ch t t than đá, tách chi ệ này nh : tách chi ư ậ  các khoáng v t ho c tách chi

ả ạ ể ử ụ ấ m nh kim lo i trong ạ lòng đ t, trong các thiên th ch v.v…Có th  s  d ng ph

ả ạ ướ c th i, các hóa ch t pháp tách t ự  ừ cho s  tái ch

ấ ướ ươ ế b  ị r t nh  và t c thi t ế và làm s ch n ẻ này cho giá thành r , kích th ng pháp

ạ ạ ả ẫ ấ Ph ấ t các thành ph n t p ch t xác đ nh nào đó ầ   ấ ừ ủ  c a các thành ph n  ừ tr ặ vào h nỗ   ố   i theo ý mu n. Nam châm siêu ế   t ế   t các ươ   ng ấ và tách l c khí đ t. ố   ọ ủ ừ ườ ỏ   ng c a các  tr ấ ấ ặ đ y ẩ t p ch t r t m nh khi có kh  năng hút ho c

31

ẫ ườ ử ụ ẫ ệ ộ ch t siêu d n r t cao làm cho nó  ử ụ s  d ng. 3.2.4. Các giá đỡ t Các giá đ  t ỡ ừ siêu d n th .ừ ng s  d ng v t ậ li u ệ siêu d n nhi ạ   t đ  cao ho t

ở ượ ộ đ ng nhi ơ ấ t đ  77K. C  c u chuy n ể đ ng ộ không ma sát đ

ệ ứ ụ ề ệ ệ ộ ự trên hi u  ng Meissner. Ví d  v  hi u ng ứ

ớ ậ ố ậ ệ ằ ộ ừ b i các giá ở t c nâng    ặ   ộ  ừ là m t rotor n ng nâng t  ừ làm b ng v t li u YBCO v i v n t c 30000

ẫ siêu d n d a  ỡ t 2,4kg có th  ể quay trên m t giá đ   vòng/phút. 3.2.5. Các màn ch nắ  t

.ừ ẫ ậ ệ ắ ừ Các v t li u siêu d n nhi làm các ch n t

ạ ộ ể ở ườ nhiên đ  ho t đ ng các nhi ệ ộ cao cũng đ t đ   ệ ộ t đ  cao (77K) ượ ứ ụ c  ng d ng   ừ tr  ở t thì . Tuy ể ớ ạ có th  che i h n ng t

ắ ỉ ch n ch  vài trăm

Ứ ụ ử ọ ẫ Oe. ệ ứ l 3.3.  ng d ng hi u  ng ượ t ng ệ t : Đi n ử h c siêu d n.

ề ả 3.3.1. C m bi n ế đo t ừ thông ba chi u (Three Dimensinal Flux Sensors)

ộ ự ng ứ ọ ụ d ng quan tr ng khác c a

M t lĩnh v c  ệ ộ ấ ụ ụ ặ

t đ  th p” là các d ng c  đo chính xác. Đ c bi ệ ứ ể ẫ

ệ ừ ộ ớ ệ m ng ỏ

32

ử ụ ệ ấ ủ các ch t siêu d n  ừ ờ kỳ  ẫ đã có t  th i  ệ trên  c  ơ s  ở khám phá c aủ   “nhi t   B.Josephson năm 1962 v  ề hi u  ng mang tên ông (dòng siêu d n có th  “chui qua”   ổ ườ   ể đ  phát ra sóng đi n t ). Trong các t i m t l p đi n môi  ộ dây  pick­up  ố ứ ừ ế  k  ph  thông, ng ặ ọ là  c p cu n ộ dây  thu  tín  hi u đ i x ng nhau, g i ta s  d ng 2 cu n

ố ề ượ

ộ ạ ể ề ườ ệ i ta thay cu n ừ m m. Đ  tăng đ  nh y cho

ị ử ế ượ ng   t t   b   giao   thoa   k   l

ứ ế  ừ k , ng t ẫ   siêu   d n   ( ầ ượ ng

ạ ủ ượ ườ

c tăng  ệ ộ ấ ự ớ ổ ạ ộ ườ ế b  ị đ t  ở  nhi t đ  th p) đ

ấ ề lên r t nhi u. Ng  ừ tr ể t o ạ ra t ể ử ụ ệ ộ ệ ẫ ộ ậ   c chi u trên lõi là m t v t ằ   ộ dây thu tín hi u b ng superconducting   quantum   interference    ử từ  ể t ữ   i ta đã dùng nh ng ị ng c c l n  n đ nh.   ừ

(pick­ up coil) ­ h  ệ 2 cu n ộ dây đ i ố x ng nhau, cu n ng li u ệ t ế thi device ­ SQUID), là m t ộ l p ớ ti p ế xúc chui h m Josephson có th  đo các l ộ thông. Do đó, đ  nh y c a thi ẫ cu n ộ dây siêu d n (ho t đ ng  ệ Ngày nay, h  siêu d n nhi ề ấ ượ ệ ạ ả ẩ t đ  cao SQUID YBCO có th  s  d ng cho vi c đo t ế này nâng cao ch t l ng

thông ba chi u. Vi c thay th   ủ ườ ấ và h  giá thành s n ph m.  ừ thông trong c u trúc c t ng

L i ích c a thi ể ị ế ị này  là đ nh v  s  tăng c t b   ườ ệ ữ ể ườ ữ ợ ị ự d  ụ đ  phát hi n nh ng thăng giáng ừ tr t th . Ví ng trong não ng

ồ ừ ắ ệ ượ giáng  này  b t ngu n t các quá trình  phóng đi n  ệ có  liên  quan (hi n t ụ  i, nh ng thăng   ộ   ng đ ng

kinh).

ế ị 3.3.2. Thi

ủ Ứ t b  thu phát sóng ụ ấ ẫ

ườ ể ng đ  dùng trong các thi

ệ ử ụ ớ ủ kim lo i th ẫ ườ t đ

ở ề ặ ủ ệ ầ ẩ ố

ề ầ ỏ ơ ườ ạ ẫ ớ ng (Al,

ở ủ ẫ

ấ  t n s  10GHz và 77K, đi n tr  c a ch t siêu d n YBCO là  trong khi đi n tr  b ặ ủ Ω ủ ề ệ ả ầ ổ ố Viba ấ ộ ấ   ệ ừ vào ch t siêu d n (đ  th m ng d ng tính không th m sâu c a sóng đi n t ạ ế ị ầ ố t b  t n s  cao. Cùng sâu London) so v i c a    ộ ọ   ế ạ ệ ộ cao YBCO, ng ớ v i vi c s  d ng siêu d n nhi i ta đã ch  t o ra các b  l c ấ   ấ sóng viba v i ớ h  ệ s  ph m ch t tăng lên hàng trăm l n do đi n tr  b  m t c a ch t Cu, Au,…). Ví dụ  siêu d n nh  h n nhi u l n so v i các kim lo i thông th ở ề  ệ ệ ở ầ ố   m t c a Cu là 13m . Đi u này làm gi m t n hao c a tín hi u viba xu ng l n khi

ế ấ ộ ọ ẫ thay th  ch t siêu d n cho Cu trong b  l c vi sóng.

ệ ọ ử ụ ậ ệ ẫ ệ ộ Công ngh  l c s  d ng v t li u siêu d n nhi t đ  cao (HTS) cho phép lo i b

ả ư ễ ố ệ ử ụ tín hi u nhi u và b o toàn ầ g n nh  hoàn toàn

ế ị ế ể ự ệ t b  thu vô tuy n hay ăng­ten và có th  th c hi n đ

ầ không c n ph i  ọ ố ộ ể ự ệ ượ ố ớ ệ ả thay th  ế thi các cu c g i v n không th  th c hi n đ t

ọ c đ i v i các thi ệ ố ả ủ ả

ấ ệ ộ ạ ẫ ộ

ờ ễ ễ ồ ạ ỏ  tín hi u g c. Khi s  d ng HTS, ta   ượ   c ế b  ị thông tin hi n ệ nay  ầ vào s  ử d ngụ   ế   ộ ọ ầ t ộ khi tăng kho ng cách và d i thông c a chúng. Các h  th ng l c đ u  ậ ệ v t li u siêu d n nhi ố ớ đ i v i các nhi u ngoài d i sóng do các thi t đ  cao có tính năng đ c đáo, t o ra các c p đ  l c c n thi ế b  ị gây nhi u phát ra, đ ng th i tăng đ t

ệ ề ế t

ạ ủ nh y c a thi ệ ả ế b  ị thu lên r t nhi u đ i  ố v i ớ các tín hi u y u. ấ ơ ậ ệ ẫ ở ẳ ườ ng b i đi n tr

ỏ ơ ấ ớ ộ ề ệ V t ậ li u siêu d n có tính năng h n h n các v t li u thông th ằ ủ c a chúng nh  h n r t nhi u (b ng 0 v i dòng đi n m t chi u).

ả ượ ẫ ể ạ ượ siêu d n ph i đ c làm l nh ề ạ m i ớ có th  đ t đ ặ ặ tính này. M c dù công ngh

ứ ẻ ớ ỏ c đ c  ủ ả ơ HTS còn khá m i m  song đã ch ng t

ử ụ ế ầ ượ ọ ị thông tin vô tuy n thành ph n đang s  d ng. Các

b  ộ l c HTS đã đ ượ ử ụ ể ỗ ợ máy bay  và  hàng  ngày  đang  đ

33

c s  d ng đ  h  tr ệ ả ế ủ ơ ở  ệ ậ ệ   Tuy nhiên, v t li u ệ  ạ    tính kh  thi c a nó, đã có h n 1.000 tr m   c trang b  trên ạ    cho ho t ệ ả các tàu h i quân,   ộ đ ng c a các c  quan tình báo và các c  ơ quan hành pháp. Vi c c i ti n công ngh

ậ ệ ệ ố ỏ ơ ẽ ạ ạ trong các thi t  ế b  ị làm l nh và v t li u HTS s  t o ra các h  th ng nh  h n, có

ề ộ ọ ơ

nhi u b  l c h n. ặ Ứ ụ ể ệ ử ụ ộ ọ ệ ng d ng đ c bi

ộ ượ ướ ể ệ c công nghi p tri n khai đ  ể tăng ch t l c m t

ọ ự ạ ộ di đ ng ngày  ị d ch v  ph c ạ   ệ t s  d ng b  l c ki u này trong h  thu phát sóng đi n tho i ộ s  ố n ấ ượ   ng ể  Ở đây đ  nh y và tính l c l a tăng lên đáng k .

ườ ầ ỏ ằ ấ i ta cũng ch

nay đã đ ụ ụ v  ụ khách hàng.  Ngoài ra, ng ử ụ ư ằ ướ ẫ t đ  cao có kích th ấ siêu d n nhi

ướ ạ ụ và đ a vào s  d ng. Ăng­ten làm b ng ch t  ằ b ng 5% kích th

c các lo i ăng­ten thông d ng. Ăng­ten mini  ạ ạ ấ ầ ạ ệ đ  ộ nh y g p 20 l n các lo i ăng­ten khác. nguyên lý m ch xuyên ng m và có

ể ộ ẫ ế t o ạ các c n ăng­ten siêu nh  b ng ch t siêu d n ẫ   ỉ  ệ ộ c ch này  làm vi c theo   Ví dụ  ầ ệ ộ cao  có đ  dài 2,6 inch có th  thay cho ăng­ten thông t đ ăng­ten siêu d n nhi

34

ườ ộ th ng có đ  dài 52 inch s ử d ng ụ ể ắ ầ ố đ  b t t n s  FM.

ế ị 3.3.3. Thi t b  dò sóng milimet (Milimet waves delector).

ụ ử ế

ẫ ỏ

ượ ự ệ ằ ắ S   d ng   ti p   xúc   ế ạ   ệ Josephon trên các màng m ng siêu d n YBCO đã thành công trong vi c ch  t o ụ   c b ng các công c  bán

ườ ứ ệ ấ ồ ạ ế ị ng.

ể ỏ ị t th p b c x  các sóng milimet, thi ỏ ệ ậ ị ị t ế b  ị b t sóng milimet, đi u này r t khó th c hi n đ ề ấ thi T  ừ các ngu n nhi ẫ d n thông th ằ b ng màng m ng YBCO có th  phát hi n và đ nh v  các b

ệ ộ ấ ậ ơ ề t b  dò ộ ph n b  sai h ng trong ộ ớ t đ  th p h n so v i các b  ph n bình không gian ba chi u. Đó là các vùng có nhi

ườ th ng xung quanh nó.

ầ ố 3.3.4. Máy phát sóng t n s  Terahertz (THz).

12 Hz) có th  đem l

35

ể ạ ữ Các b c ứ x  đi n t ạ ệ ừ ở ả ầ d i t n THz (10 ụ   ứ i nh ng  ng d ng

ớ ẩ ệ ế ấ ổ ừ ệ ề ị

ở ả ừ ữ ế ứ h t s c to l n, t ạ ế ng i gi a kho ng cách t

ứ ạ ư Nh ng tr ạ ượ ễ ở ngo i (b c x  THz) nên không d  dàng v

ố ớ ố ủ ệ ầ

do t n s  c a chúng quá cao đ i v i các linh ki n phát d a  ể ạ ể ắ ạ ấ ờ máy laser ch t ấ r n. G n

ể ả ỉ

ế ẫ ằ ư    vi c phát hi n các ch t n  cho đ n ch n đoán, đi u tr  ung th . ồ    các sóng vi ba (microwave) cho  đ n h ng ứ ạ ấ t qua b i các b c x  THz r t khó sinh ra   ẫ   ậ ệ ự trên v t li u bán d n, ầ đây, các nhà  ế ấ đề  i quy t v n  ệ ộ  t đ có th  gi ậ ệ siêu d n nhi l p ớ ti p xúc Josephson trong các v t li u ư nh ng l i quá th p đ  có th  t o ra nh  các  nghiên c uứ   Hoa K , ỳ Th  ổ Nhĩ Kì và Nh t ậ B n ả đã ch  ra  này b ng cách khai thác

cao.

ế ớ ớ L p ti p xúc Josephson đ c

ộ ớ ữ ể ệ ỏ ượ c u ấ t o ạ b i ở hai l p v t  ư ẫ ậ li u ệ siêu d n ngăn cách   ườ   ề ệ ứ ng

36

ượ ử b i ở m t l p đi n môi m ng nh  là m t trong nh ng đi n hình v  hi u  ng đ ộ ầ h m l ng t .

ố ộ ệ

ị ấ ề Ulrich Welp (thu c Phòng thí nghi m Qu c gia Argone, Hoa K )  ẳ ể ả ỳ cùng c ng s ử ụ ề đã  kh ng đ nh hai v n đ  trên đ u có th  gi

ế ằ i quy t b ng  ệ ộ ấ ệ ộ ẫ t đ  th p, các ch t siêu d n nhi

ự ế ậ ệ siêu d n nhi trong l p ti p xúc Josephson

ấ ẫ b i ở vì chúng đã t ồ ấ ơ ẫ siêu d n nhi ộ đ  cao không  ộ ượ ứ ấ ớ ơ t đ  cao. Khác v t li u  c n ầ ph i ả t o ra  ớ ạ ắ ấ ở ng ch t ch a m t l

ố ớ ủ ể ươ ứ ạ ộ ự  ậ ệ   cách s  d ng v t li u ệ   t  nhiên   ờ    kh p n i trong các c u trúc l p đ n nh t. Và đ ng th i ể ượ   ng đ i l n đ  đ  có th  phát các b c x  trong ng t

37

chúng cũng có khe năng l ả d i sóng THz.

ọ ơ ả ệ ủ Quan tr ng h n, nhóm c a Welp

ộ đã  phát hi n ra   ộ ạ ừ i t

ấ ệ ộ ồ đ ng b  hóa các b c x  (pha c a các sóng phát n i t ẫ trong các v t li u ứ ạ ủ ậ ệ siêu  d n nhi ấ ơ m t  ộ cách r t đ n gi n đ  các l p  ể có th  ể t o  ạ ra công su t phát

ậ ẫ ệ t đ  cao) đ   ử ụ ứ ệ

ượ ế ế ớ ế ắ t t t đ n v i ớ t BSCCO v i các l p Josephson n i t

ắ c bi ế miliwatts   (mW).   Nhóm   nghiên   c u   đã   s   d ng   v t   li u   siêu   d n   nhi ớ tên vi ữ ụ ủ ơ ọ Bi2Sr2CaCu2O8, đ ượ ạ đ c t o ra và   s p x p liên t c gi a các Quan tr ng h n, nhóm c a Welp

ệ ấ ơ ạ ả ộ

ệ ộ ẫ ể ồ ứ ớ ti p ế xúc Josephson trong các v t li u i t

t đ  cao) đ   ử ụ ấ

2Sr2CaCu2O8, đ

ệ ộ ượ ệ ẫ t đ  cao Bi t đ n v i

ủ ậ ệ siêu d n nhi ứ ớ tên vi ữ ế ắ t t ớ c bi ế ắ ể  ớ ti p ế xúc Josephson  ở m cứ     ộ   t   đ   cao ộ ạ   i đã phát  m t ộ cách r t đ n gi n đ  đ ng b  hóa các b c x  (pha c a các sóng phát   ể có  ậ   ở m c ứ miliwatts (mW). Nhóm nghiên c u đã s  d ng v t ế ế t BSCCO   ẫ   ụ c t o ra và s p x p liên t c gi a các l p siêu d n ộ ạ ượ ạ i đ

ệ ệ ế ệ ặ ớ ộ ẫ   ả d i các l p đi n môi BiO và SrO. Khi đ t m t hi u đi n th  ngang qua m u

38

ế ẽ ớ hi n ra  ộ ạ ừ n i t  các l p  th  ể t o ạ ra công su t phát  li u siêu d n nhi ớ ớ v i các l p Josephson n i t CuO2  BSCCO, s  khi n cho các l p này phát ra b c xứ ạ  đi nệ   từ  ở m tộ   t nầ   số  nh tấ   đ nhị

ớ ậ ể ạ ủ

ổ ệ ầ ố ế

ạ ầ ố ẽ ự ưở ườ ủ ệ ố

ng c a h c. T i t n s  đó, đi n tr ứ ạ ượ ồ ng s  t ộ ỉ ầ ặ ộ

ệ ứ ượ ạ nh ngư   không  k tế   h pợ   về  pha.  Cũng  gi ngố   như  v i laser, th  thu t đ  t o nên s ự  ươ ứ   ế ệ ứ ạ ồ b c x  đ ng pha là thay đ i hi u đi n th  cho đ n khi nào t n s  phát ra t ng  ng ề  ừ ớ ầ ố ộ  bù tr  nhau v v i t n s  c ng h ớ ế   c đ ng b  hóa. Ban đ u ch  có m t vài l p ti p xúc ữ ộ ơ   ộ c làm m nh thêm m t cách d  d i h n,

m t pha và giúp cho b c x  đ ư ồ đ ng pha, nh ng sau đó hi u  ng này đ ồ ẫ ệ ả ả ượ ồ ờ ể ế ả nh  ki u ph n h i d n đ n vi c c  d i sóng phát ra đ c đ ng pha.

ế ẩ 3.3.5. Th  chu n (Voltage

Standard). ấ ả ướ ạ ộ ề Nhi u n

c đã s n xu t các  ạ ớ ầ ẫ xúc Josephson v i t n s

ế máy bi n áp,  ố b c  ứ x  chính xác. S  d ng ch t   ế ể ế ạ ế ạ ẩ ả đó là lo i ạ máy ho t đ ng nh  ti p ờ ế   ệ ộ cao  ấ siêu  d n nhi ử ụ t đ   ấ ượ   ng

ế ộ ơ ộ trong ti p xúc Josephson đ  ch  t o làm bi n áp h  giá thành s n ph m, ch t l ạ ộ ề b n, đ  chính xác cao và ho t đ ng c a bi n áp r ng h n.

ệ ủ ế ị ử lý tín hi u (Signal 3.3.6. Thi Processors).

ệ ố ộ ệ ử ụ ử ẫ ấ ằ t b  x   ể

Phát tri n các máy x  lý tín hi u t c đ  cao b ng vi c s  d ng ch t siêu d n  ạ ế ị ử ạ ộ ớ ộ ệ ộ ệ ấ ầ t đ  cao. Máy này ho t đ ng v i đ  nh y g p 50 l n các thi t b  s  lý tín hi u nhi

ườ thông th ng.

ứ ạ ầ 3.3.7. Đ u dò b c x  (Radiation

Detectors) ể ế ạ ẫ ấ ệ ộ ứ ạ ự Các ch t siêu d n nhi t đ  cao đ  ch  t o các máy dò b c x  tia c c tím và sóng

micro. Máy này đ t đ ạ ượ ộ ạ ở ậ c đ  nh y ấ  b c cao nh t.

ọ ắ 3.3.8. Công t c quang h c

ọ ề ệ ể ằ

ế ệ ớ ế ị ế ạ ườ ệ ạ tính quang đi n th  h  m i, ng

ử ụ i ta ch  t o và s  d ng các lo i thi ề ệ ộ ọ ư ẹ ể ắ ẫ ề Trong các h  tin h c đi u khi n truy n thông tin b ng cáp quang và các máy   ắ   t b  công t c ỏ   t đ  cao. Các công t c nh , nh , đi u khi n chính

39

quang h c t ề ể ự ề ộ chát siêu d n nhi ờ ạ xác, b n và có đ  nh y cao. th i gian đi u khi n c c nhanh.

Ầ Ậ Ế

PH N 3: K T LU N ự ệ ề ẫ ệ ộ ượ ệ ố t đ  cao” đ

ể ớ c th c hi n v i mong mu n đ ậ ữ ế ẫ ớ Đ  tài “Hi n siêu d n nhi ế ề ệ ượ t v  hi n t ượ   c ế   ng siêu d n, nhanh chóng ti p c n v i nh ng ki n

nâng cao hi u bi ữ ứ ớ ạ ủ ứ ụ ệ ượ ờ ố ọ th c và nh ng  ng d ng m i l ng

ậ ệ ẫ c a hi n t ệ ộ này trong khoa h c – đ i s ng. ộ ướ ế Tìm ra v t li u siêu d n nhi ọ c ti n quan tr ng trong quá

t đ  cao là m t b ể ừ ớ ậ ệ ọ ắ

ộ ẫ ề

ẩ ừ ườ ề ả ấ ẫ tr

ả i đi n và kh  năng đ y t ượ ứ ụ ệ ộ

ế trình c i ả ti n ế và tìm ki m v t li u m i. K  t ứ ề ậ ệ cu c nghiên c u v  v t li u siêu d n nhi r .ỡ   Chỉ  v iớ   hai  đ cặ   tr ng:ư ệ truy n t ẫ d n đã đ ề ệ ộ ủ ẫ ằ ộ

ọ ệ siêu d n nhi Nhi u nhà v t lý cho r ng, tác đ ng c a công ngh   ệ ặ ượ ư ệ ẫ đó, các nhà khoa h c b t tay vào công ự ự   ạ ệ ộ t đ  cao và đã đ t nhi u thành t u r c ngượ   trong  quá  trình    không  có  sự  m tấ   mát  năng  l ậ ệ siêu  ng ra ngoài ch t siêu d n, các v t li u  ờ ố ọ c  ng d ng r ng rãi trong m i ngành khoa h c, công ngh  và đ i s ng.   ẽ ằ   ậ t đ  cao s  b ng ể ưở   ng t xa công ngh  bóng bán d n và laser. Hi n nay, chúng ta ch a th  t

ượ ế ữ ổ ứ ề c h t nh ng ti m năng kh ng ho c v ượ t ng đ

ề ử bày v  vài nét c a

Trong đ  tài, chúng em có trình  ộ ấ ữ ệ ể ặ

ẫ các ch t siêu d n; m t vài lý   ệ ộ ệ ượ ẫ ụ ể ứ ụ ố hi n t

ng siêu d n nhi ủ ố ọ ẫ ề ể ạ khoa h c – đ i ờ s ng c a siêu d n nhi ệ đ  ộ cao. Đ  tài có th  giúp các b n có t

ớ ạ ữ ề ẫ ề ệ ượ ồ trong  ng d ng c a v t  ủ ậ li u ệ này ụ l ệ   ủ quá trình l ch s  phát hi n ị ề ủ   thuy t  ế liên quan; nh ng khái ni m, đ c đi m c a ữ t đ  cao và cu i cùng là nh ng  ng d ng c  th  trong   m tộ   ị c nh ng đi u m i l ế ượ t đ , thú v

ẫ ng siêu d n, bi ệ ệ ạ ụ ể ơ cái nhìn c  th  h n v  hi n t ệ ứ d ng ụ trong vi c  ng siêu d n vào công ngh  hi n đ i.

ộ ư ệ ề ẽ ọ ổ Hy v ng đ  tài s  là m t t ạ  li u b  ích cho các b n sinh viên, cũng nh

ữ ườ ề ệ ượ ể ọ ố i đam mê khoa h c có mong mu n tìm hi u thêm v  hi n t ư    ng siêu

40

ộ ấ ề ề ề ấ ỳ nh ng ng ẫ d n – m t v n đ  còn r t nhi u đi u k  bí.

ố ồ 1. Lê  Kh cắ   Bình  ­  Nguy nễ   Nh tậ   Khanh,  V tậ   lý  ch tấ   r nắ ,  Nhà  xu tấ   b nả   Đ iạ ọ h c qu c gia TP. H  Chí Minh, 2002.

ứ ề ậ ậ ệ ứ ụ ấ ề Nh p môn v  siêu d n ẫ (V t li u, tính ch t và  ng d ng) ,

2. Thân    Đ c Hi n,  ấ ả ộ Nhà xu t b n bách khoa Hà N i, 2008.

ễ ậ ệ ượ ẫ ầ Siêu d n ­ Hi n t ng đ y bí  n 3. Nguy n Nh t Khanh, ụ   ẩ , Nhà xu t b n giáo d c, ấ ả

2000.

ễ ấ ả ụ ậ V t lý siêu d n 4. Nguy n Huy Sinh, ẫ , Nhà xu t b n giáo d c, 2005.

5. http://www.hppc.evn.com.vn/.../160­truyn­ti­in­vi­cong­ngh­sieu­dn.html

ệ ọ ọ   6. http://www.quocphong.baodatviet.vn › ... › Khoa h c ­ Công ngh  › Khoa h c

24h 7. http://www.khoahocviet.org › ... › V t ậ Lý H c › ọ V t ậ Lý Và Đ i  ờ  S ngố 8. http://www.may­phat­dien­gia­re.blogspot.com/.../may­phat­ien­voi­chat­

sieu...

9. http://www.hiendaihoa.com/.../su­dung­chat­sieu­dan­cho­thiet­bi­han­che...

ậ ệ ấ ắ ậ 10. http://www.vatlyvietnam.org › ... › V t lý ch t r n, V t li u, Laser.

11. http://www.bkeps.com/.../nhung­tien­bo­ky­thuat­trong­cong­nghe­truyentai...

ừ ế ẫ 12. http://www.vi.m.wikipedia.org/wiki/T _k _m u_rung

ọ 13. http://www.khoahoc.com.vn › ... › Phát minh khoa h c › Th  gi ế ớ i

ả ậ i_Nobel_V t_lý

41

14. http://www.vi.wikipedia.org/wiki/Gi ọ ệ 15. http://www.thiennhien.net › Khoa h c ­ công ngh