مقدمه
زمینه‌ای جدید در علم فیزیک آغاز شد، هنگامی که در 27 ژانویه 1986 میلادی ،
Bednorz و
textMueller یک افت مقاومت تیز را در
La2 - mBamCuO4 در دمای حدود 30 درجه کلوین مشاهده کردند. آنها مقاله‌ای در این باره به یکی از روزنامه‌های معتبر اروپائی ،
ZeitSchrift fur Physik فرستادند و مطالعه خود را بر روی این ماده جدید ادامه دادند تا اطمینان حاصل کنند که تغییر مقاومت ناگهانی ، تبدیل به یک
حالت ابررسانایی بوده.
تا ماه اکتبر ، آنها
اثر مایزنر (
The Meissner Effect) را مشاهده کرده بودند ، بنابراین یک ماده ابر رسانای جدید را به ثبت رساندند. نتایج آنها در دنیا پخش شد، یک ماه بعد ،
Tanaka و همکاران وی در توکیو نتایج
Bednorz - Muller را تأیید نمودند (یک تأییدیه در یکی از روزنامه‌های ژاپنی چاپ شد) در حالی که کار آنها در پکن توسط
Zou و همکارانش پشتیبانی و حمایت شد. (کار آنها در دسامبر در یکی از روزنامه‌ها توضیح داده شد.) در ماه بعد ، در نتیجه یک تلاش همکارانه بین
Paul Chu از دانشگاه هوستون و
Mang - Kang Wu از دانشگاه آلاباما ، عضو جدیدی از خانواده مواد ابررساناهای دما بالا کشف شد ،
YBa2Cu3O7 که دارای بالای 70 درجه کلوین بود.
بنابراین فقط در طی یک سال از کشف اصلی ، دمای انتقال به حالت ابررسانایی افزایش سه برابر داشت و واضح بود که انقلاب ابر رساناها شروع شده است. یک جشن برای بوجود آمدن این فصل در علم فیزیک طی یک جلسه در نیویورک توسط انجمن فیزیکدانان آمریکایی در بعد از ظهر یکی از روزهای مارس 1987 برگزار شد. این جشن 3000 شرکت کننده داشت و 3000 نفر نیز این جشن را از طریق تلویزیون مشاهده می‌کردند، ... .
کشف ابر رسانایی دمای بالا
در طول شش سال بعد، چند خانواده دیگری از ابر رساناها کشف شدند، که شامل سیستمهای مبنی بر
-Tl و
-Hg می‌باشند، که به ترتیب دارای حداکثر 120 کلوین و 160 کلوین می‌باشند. همگی آنها یک ویژگی که موجب روی دادن ابر رسانایی دمای بالا بود داشتند، وجود پلینهای (planes) شامل اتمهای
O و
Cu که جدا شده بوسیله مواد پل کننده‌ای که به عنوان حامل بار عمل می‌کنند هستند. در طی این مدت ، حدود چند هزار مقاله در رابطه با ابر رساناها منتشر گشت (و در زمان حاضر هم منتشر می‌شود)، بدیهی گشت که ابر رسانایی دمای بالا وابسته به مسائل بزرگ فیزیک بسیاری در طول دهه گذشته این قرن بود.
حداقل چهار دلیل برای علاقه شدید به دمای بالا وجود دارد: یک علاقه علمی ذاتی و باطنی ، طبیعت انتقال نظم و ترتیبی (این به حدود جدا کننده دانشمندان و شیمیدانهای مواد از طریق فیزیکدانهای نظری و تجربی می‌رسد) ؛ کاربردهای بالقوه برای موادی که در دماهای بالاتر از 77 کلوین (دمایی که نیتروژن مایع می‌شود) به عنوان ابررسانا عمل می‌کنند. کاربردهایی که می‌توان در سیستمهای تلفن سلولی اعمال کرد، خطوط انتقال ابررسانایی ،
ماشینهای MRI استفاده کننده از مغناطیسهای بالا ، میکرو ویوهای استفاده کننده از مواد ابررسانای جدید ، سیستمهای ابررسانا ،
نیم رسانای هیبریدی و در آخر پیدا کردن ابر رسانای دمای اتاق.
خواص ابر رسانا
برخی مشخصه‌ها و خواص ابر رساناهای جدید عبارتند از اینکه آنها
سرامیک و اکسیدهای ورقه ورقه می‌باشند که در دمای اتاق
فلزات ضعیف و بی‌ارزشی هستند و مواد متفاوتی برای کار کردن هستند. شامل کمی حامل بار در مقایسه با فلزات معمولی هستند، و خواص
انیسوتوروپیک (
Anisotropic) الکتریکی و مغناطیسی هستند که بطور قابل ملاحظه‌ای حساس به محتوای
اکسیژن می‌باشند. در حالی که ، نمونه‌های ابر رسانای مواد
1-2-3 ،
YBa2Cu3O7 ، را یک دانش آموز دبیرستانی نیز می‌تواند در یک اجاق میکرو ویو تولید کند، کریستالهای یکتای دارای درجه خلوص بالا برای تشخیص خواص فیزیکی ذاتی موادی که ساختن آنها بطور خیلی زیادی سخت است، لازم است.
در ادامه یک دهه کار ، یک وفاق عمومی بر سر این موضوع وجود دارد که رفتار تحریکات ابتدائی در پلینهای (
planes) ، (
Cu - O) یک کلید برای درک خواص حالت عادی این ابر رساناها ارائه می‌دهد و اینکه آن خاصیت غیر حالت عادی شبیه به حالت عادی ابر رساناهای معمولی و دمای پایین می‌باشند. علاوه بر این ، اساسا هیچ یک از خواص حالت ابر رسانایی ، با خواص یک ابر رسانای عادی یکی نیست، که در آن جفت کردن
تئوری BCS در حالت خط واحد اتفاق می‌افتد و شکاف انرژی ذرات
quasi در دماهای پائین و ایزوتپریک ، هنگامی که یکی حول
سطح فرمی حرکت می‌کند، محدود می‌باشد. علی رغم این حقیقت که چیزی نسبتا جدید و متفاوت نیاز است تا رفتار حالت عادی را درک کنیم، یک توافق و اجماع وجود دارد که تئوری BCS ، اگر بطور مناسبی تغییر یابد، یک توضیح راضی کننده برای انتقال به حالت ابررسانایی و خواص مواد در آن حالت می‌دهد.
یک توافق تقریبی همچنین در رابطه با اجزای سازنده پایه لازم برای درک ابر رساناهای دمای بالا وجود دارد. آنها را می‌توان بصورت زیر خلاصه کرد:
عمل ابتدا در پلینهای
Cu - O رخ می‌دهد، پس در تخمین اول ، برای متمرکز کردن هم توجه نظری و هم عملی روی رفتار تحریکات پلانار و همچنین برای متمرکز کردن بر روی دو سیستم مطالعه شده ، سیستم
1-2-3 (
YBa2Cu3O7 - m) و سیستم
2-1-4 (
La2 - mSrmCuO4) ، کفایت می‌کند. در دماهای پایین هر دو سیستم
عایقهای آنتی فرو مغناطیس می‌باشند با یک آرایه محلی
Cu+2 که علامت آن در داخل شبکه متناوبا عوض می‌شود. شخصی سوراخهایی را بر روی پلینهای
Cu - O سیستم
1-2-3 با تزریق اکسیژن ایجاد می‌کند، برای سیستم
2-1-4 این کار با تزریق
استرونتیوم انجام می‌گیرد.
سوراخهای حاصل روی مقر پلانار اکسیژن ، با اسپینهای نزدیک
Cu+2 پیوند پیدا می‌کنند و حرکت را برای دیگر اسپینهای
Cu+2 آسان می‌سازد و در روند نابود کردن همبستگیهای
AF طولانی برد در عایق. اگر کسی حفره‌های کافی را ایجاد کند، سیستم حالات پایه خود را از یک
عایق به یک
ابررسانا تغییر می‌دهد. در حالت عادی مواد ابر رسانا ، اسپینهای
Cu+2 سیار ، اما محلی یک مایع فرمی غیر مرسوم را تشکیل می‌دهند ، با اسپینهای
quasiparticleهای نشان دهنده ارتباطات
AF قوی ، حتی برای سیستمهای در سطح تخدیر که از حدی که ماکزیمم می‌باشد، تجاوز می‌کند، موادی که با نام
فرا - تخدیر شناخته می‌شوند.
اگر چه هیچ توافقی بین تئوریسینها بر سر اینکه چگونه یک توضیح نظریه‌ای دارای جزئیات برای
curpateها ارائه کنند. راه کردهایی که برای اینکار امتحان شد را می‌توان به از پایین به بالا - یا از بالا به پایین رده بندی کرد. در راه کرد از بالا به پائین ، یکی مدلی را که از قبل وجود داشته را انتخاب می‌کند و راه حلهایی برای انتخابهای دیگر پارامترهای مدل را توسعه می‌دهد ، سپس تست می‌کند که آیا این راه حل به نتایج منطبق بر شواهد و تجربیات رسیده‌اند یا نه.
در یک راه کرد از پائین به بالا ، یک از نتایج تجربی آغاز می‌کند و تلاش می‌کند تا یک توضیح پدیده‌ای از یک زیر مجموعه از نتایج تجربی را بدست آورد. سپس چند آزمایش دیگر را متناسب با توضیح بدست آمده انجام می‌دهد، با ترتیب
میکروسکوپی برای هر آزمایش ، تا اینکه به نتایج مورد انتظار از محاسبات و مشاهدات دست بیابد. و فقط آن وقت بدنبال یک
مدل هامیلتونی که راه حلش ممکن است تئوری میکروسکوپی کامل را ارائه دهد، بگردد و جستجو کند.
Jonh Bardeen از این راه کرد دوم برای کار کردن بر روی ابر رساناهای عادی و مرسوم استفاده کرد و در دانشگاه اوربانا از روش و راه کرد او برای کار بر روی ابر رسانای دمای بالا استفاده کردند.
مباحه مرتبط با عنوان
