Presentación de clase
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¡Estamos en el centenario del descubrimiento de la superconductividad! Dos hitos consecutivos en el mundo de las bajas temperaturas: • 1908: producción del helio líquido • 1911: descubrimiento de la superconductividad Heike KamerlinghOnnes y su ayudante Mr.Flim 1908: se produce por primera vez helio líquido 1911 Heike Kamerlingh-Onnes Resistencia cero en mercurio a 4.2K El estado superconductor efecto Meissner, diamagnetismo perfecto resistencia cero N B R 0 gap en la densidad de estados TC T 0 HC H ∆ EF E Hitos en la historia de la superconductividad 1911 Heike Kamerlingh-Onnes Resistencia cero en mercurio a 4.2K 1933 Karl Walther Meissner Descubrimiento del efecto de expulsión del campo magnético en los superconductores ( Efecto Meissner-Ochsenfeld ) 1935 F. London y H.London Teoría que relaciona al superconductor y el campo magnético 1935 L. V. Shubnikov Superconductores de Tipo II 1950 V.L. Ginzburg y L.D. Landau Teoría general de la superconductividad (GL) 1957 J. Bardeen, L. Cooper y J. Schrieffer Teoría microscópica de la superconductividad (BCS). Gap de energía. 1957 Aleksei Abrikosov Líneas de flujo y superconductores de Tipo II. Vórtices. Hitos en la historia de la superconductividad 1959 Ivar Giaever Confirmación experimental de la teoría BCS: Gap en la densidad de estados electrónicos 1960 J. Kunzler Superconductores “duros”. Hilos Nb3Sn a 4.2K llevan 100 kA/cm2 en un campo de 8 Tesla 1960 Lev P. Gorkov, N.N. Bogoluibov Formulación rigurosa de la teoría BCS 1962 Brian D. Josephson Tunel de pares a voltaje cero. Efecto Josephson. 1986 G. Bednorz y K.A. Müller Superconductores de alta temperatura crítica 1933 Karl Walther Meissner Descubrimiento del efecto de expulsión del campo magnético en los superconductores ( Efecto Meissner-Ochsenfeld ) - efecto Meissner, diamagnetismo perfecto Bext Efecto del campo magnético. Conductor Ideal (R=0) TC enfriamiento Bext=0 Bext→0 Bext Bext=0 ← T < TC → enfriamiento Bext TC Bext Bext→0 Efecto del campo magnético. Superconductor TC enfriamiento Bext=0 Bext=0 Bext→0 Bext ← T < TC → enfriamiento Bext TC Bext Bext→0 Elementos superconductores Bajo presión atmosférica Bajo alta presión El más reciente: Litio. Tc = 20 K con P = 48 GPa. Shimizu et al, (Osaka University, Japón) Nature 419, 597 (2002) Evolución en la temperatura crítica 160 138K Hg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8+d 125K 1988 TlxSrxBaxCuxOx 120 110K 1987 BiCaSrCu2O9 100 92K 1986 YBa2Cu3O7 80 60 40 2000 1990 1980 1970 1950 1940 1930 0 1920 35K 1986 LaBaCuO4 23K 1973 Nb3Ge 1960 20 4.2K 1911 Hg 1910 Temperatura crítica (K) 140 Transiciones de fase de 1º, 2º orden y tipo lambda [ T1 = T2 ; P1 = P2 ; g1 = g2 ] v1 ≠ v 2 s1 ≠ s 2 cp, α, κT → ∞ v1 = v 2 s1 = s 2 cp1 ≠ cp2 α1 ≠ α2 κT1 ≠ κT2 v1 = v 2 s1 = s 2 cp, α, κT → ∞ Discontinuidad en el calor especifico Superconductores en presencia de campo magnético: superconductores de tipo I y de tipo II Tipo I - efecto Meissner, diamagnetismo perfecto Diagrama de fase H - T H Tipo I H HC N HC = 100 - 1000 G S 0 TC H HC2 T Tipo II H N HC HC1 < 100 G HC2 = 104 - 105 G HC1 Tipo II - estado mixto, vórtices S 0 TC T Superconductores en presencia de campo magnético: superconductores de tipo I y de tipo II Shubnikov y Abrikosov Tipo I - efecto Meissner, diamagnetismo perfecto Diagrama de fase H - T H Tipo I H HC N HC = 100 - 1000 G S 0 TC H HC2 T Tipo II H N HC HC1 < 100 G HC2 = 104 - 105 G HC1 Tipo II - estado mixto, vórtices S 0 TC T Estado mixto en superconductores de tipo II: vórtices densidad de pares superconductores El flujo que atraviesa un vórtice es la unidad cuántica de flujo: Φ 0 = h / 2e ≈ 2 mT µm 2 campo magnético N S densidad de supercorriente d H Red de Abrikosov d(nm) ≈ 50/ H(T) Red de líneas de flujo vista mediante STM y scattering de neutrones Hess et al PRL62,214 (1989) S.R.Park et.al.,2000 (Brown University) Los superconductores de alta temperatura crítica Tc K.A. Müller and G. Bednorz (1986) Evolución en la temperatura crítica 160 138K Hg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8+d 125K 1988 TlxSrxBaxCuxOx 120 110K 1987 BiCaSrCu2O9 100 92K 1986 YBa2Cu3O7 80 60 40 2000 1990 1980 1970 1950 1940 1930 0 1920 35K 1986 LaBaCuO4 23K 1973 Nb3Ge 1960 20 4.2K 1911 Hg 1910 Temperatura crítica (K) 140
