- Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến bằng 0 khi nhiệt độ bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ tới hạn T ≤ T C. Xem thêm Dòng điện trong kim loại. Advertisement Biến số liên quan Nhiệt độ tuyệt đối - Vật lý 10 T Khái niệm: - Nhiệt độ không tuyệt đối là trạng thái nhiệt động học lý tưởng của vật chất, trong đó mọi chuyển động nhiệt đều ngừng. tìm thấy siêu dẫn hữu cơ là chất C 60Rb3 có nhiệt độ TC cỡ 30K. Kết quả này là một sự ngạc nhiên lớn cho các nhà khoa học, nó không chỉ ngạc nhiên về siêu dẫn thực sự tồn tại trong chất hữu cơ mà cơ chế siêu dẫn nhiệt độ cao gây bởi các lớp Cu-O trong vật liệu mới này đã trở nên không còn ý nghĩa. Phải chăng, một hướng mới trong cơ chế Đọc nhanh bài viết. 1 Danh sách 7 loại vật liệu xây dựng siêu nhẹ phổ biến nhất hiện nay . 1.1 Xốp dán tường 3D giả gạch đá ; 1.2 Tấm nhựa PVC ; 1.3 Sàn nhựa giả gỗ tự dán giá rẻ ; 1.4 Sàn gỗ ngoài trời SCG Smartwood ; 1.5 Tấm Cemboard chịu nước, cách nhiệt ; 1.6 Tấm Cement Board SCG Thái Lan ; 1.7 Tấm Smartboard SCG - Chất bán dẫn có pha tạp chất loại N, P có thể hoạt động giống như vật liệu dẫn điện vì chúng bị thừa hoặc thiếu điện tử khiến lượng điện tử không cân bằng và cho phép dòng điện chạy qua vật liệu. 5. Độ dẫn nhiệt cao Cho đến nay, TaC và HfC không phải là ứng cử viên tiềm năng cho tàu vũ trụ siêu thanh, nhưng phát hiện mới cho thấy các vật liệu này có thể chịu nhiệt thậm chí cao hơn mức trước đây chúng tôi từng nghĩ, vượt trội hơn bất cứ hợp chất nào mà con người biết đến. Ứng dụng của vật liệu từ nano trong sinh học thì có rất nhiều [5], bài này chỉ đề cập đến những ứng dụng đang được nghiên cứu sôi nổi và có triển vọng phát triển đó là phân tách tế bào (magnetic cell separation), dẫn truyền thuốc (drug delivery), thân nhiệt cao cục sRxrdOC. Siêu dẫn là sự biến mất hoàn toàn của điện trở của vật liệu khi được làm lạnh dưới nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn TC. Hiện tượng siêu dẫn dựa trên việc tạo ra các cặp điện tử tương hỗ với nhau, thông qua tạo thành các cặp gọi là gặp Cooper để chuyển dời trong vật liệu mà không bị cản trở không có điện trở. Hiện tượng này được miêu tả trong lý thuyết Bardeen-Cooper-Schrieffer BCS về hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ thấp, ở đó các cặp Cooper được nhờ việc liên kết các điện tử với nhau thông qua trao đổi các phonon hạt trường của dao động mạng tinh thể. Tuy nhiên, lý thuyết BCS không thể lý giải được các tính chất của các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, được khám phá từ năm 1986 giá trị nhiệt độ chuyển pha cao nhất hiện nay đạt tới 138 K, và các hợp chất này hầu hết đều là các hợp chất của đồng cuprates chứa các mặt phẳng song song của ôxit đồng mà ở đó các nguyên tử đồng nằm trên một mạng hình vuông và điện tích được mang bởi các lỗ trống ở vị trí của Ôxi. Mỗi nguyên tử đồng sẽ có một điện tử không kết cặp và do đó các nhà nghiên cứu tin rằng mômen từ hay spin liên kết với nhau sẽ tạo ra tính chất siêu dẫn trong các vật liệu này. Hình 1. Cấu trúc tinh thể và phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu J. Am. Chem. Soc. 130 3296. Mới đây, Hideo Hosono cùng các cộng sự ở Viện Công nghệ Tokyo Nhật Bản lần đầu tiên khám phá ra một vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có nhiệt độ chuyển pha 26 K được dựa trên các hợp chất của sắt -Fe có thể xem các kết quả này trên J. Am. Chem. Soc. 130 3296. Đây là hợp chất LaOFeAs chứa các lớp của Lanthanum La Ôxi O bị kẹp giữa bởi các lớp của Sắt Fe và Arsenic As – và bị pha tạp thêm các ion Fluoride. Các nhà nghiên cứu hi vọng có thể tăng được nhiệt độ chuyển pha cao trên 26 K bằng cách thay đổi các quá trình xử lý vật liệu ví dụ như đặt áp suất…. Các nghiên cứu sơ bộ ban đầu về vật liệu này đã giả thiết tính chất siêu dẫn xảy ra trong vật liệu không thuộc loại trung gian phonon phonon-mediated như được kỳ vọng từ lý thuyết cổ điển BCS, nhưng có thể không giống như được dự đoán trong các hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao kiểu “cuprates”. “Ai đó có thể cho là tính siêu dẫn trong các vật liệu kiểu này là trung gian phonon trong các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp,” – Kristjan Haule, một nhà vật lý lý thuyết ở Đại học Rutgers Mỹ đang làm việc trong một nhóm cũng đang nghiên cứu về loại vật liệu này. “Tuy nhiên, chúng tôi đã tiến hành các tính toán bằng lý thuyết phiếm hàm và giả thiết rằng TC hầu như phải xung quanh 1 K nếu như các phonon có chức năng đó”. Nhóm của Haule đã tính toán được rằng các hợp chất không pha tạp LaOFeAs có tính kim loại rất tồi ở nhiệt độ thấp và hầu như là một chất cách điện. Haule nói trên “Đây là một bằng chứng mạnh mẽ để nói rằng tính siêu dẫn không phải được trung gian bởi các phonon, tính chất đòi hỏi phải ở trạng thái kim loại rất tốt với các hạt tải kết hợp”. Hình 2. Sự thay đổi của điện trở suất và độ cảm từ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu. Tính chất chuyển pha xảy ra ở 26 K J. Am. Chem. Soc. 130 3296. Thật vậy, tính kim loại kém này giống như các chất siêu dẫn nhiệt độ cao bị pha tạp nhẹ - Haule giải thích thêm. Theo nhóm của Haule, điều này có nghĩa rằng các lý thuyết liên kết yếu – ví dụ lý thuyết thăng giáng spin – từng được giả thuyết trong quá khứ để mô tả các hợp chất cuprates sẽ không còn hữu ích để giải thích tính siêu dẫn trong các hợp chất LaOFeAs. Và các kết quả nghiên cứu thực nghiệm sơ bộ từ nhóm của Hosono rất phù hợp với những phát hiện này. Vật liệu siêu dẫn mới này cũng là một bằng chứng để chứng tỏ rằng tính siêu dẫn không bị hạn chế bởi các ôxit đồng và một vài hợp chất khác dựa trên Uranium U, Cerium Ce, Plutonium Pu. Mặc dù tính siêu dẫn có thể bị phá hủy bởi từ trường cao, nhưng khám phá đã chỉ ra rằng thậm chí nó có thể tồn tại trong các vật liệu có từ tính mạnh ví dụ như Sắt khi được bao quanh bởi các nguyên tử thích hợp, mà trong trường hợp này là As. Hơn nữa, hiệu ứng này có liên quan đến tính chất quỹ đạo của điện tử, mà thường bị bỏ quên trong các hợp chất cuprates, cũng có thể đóng vai trò quan trọng. Haule tin rằng loại vật liệu siêu dẫn mới này có thể cực kỳ quan trọng cho công nghệ nhưng vẫn rất cần nhiều nghiên cứu thêm trước khi nói gì một cách chắc chắn. Vạn lý Độc hành Theo & American Chemical Society, Vật lý Viêt Nam Khoa học Thứ hai, 4/3/2002, 1141 GMT+7 Các nhà khoa học Mỹ mới chế tạo thành công một hợp kim của ôxít đồng-yttrium-barium, có thể siêu dẫn ở nhiệt độ 93 độ K -180 độ C. Đây một bước tiến vượt bậc, nếu ta so sánh với các vật liệu kim loại siêu dẫn khác chỉ hoạt động ở nhiệt độ dưới 10 độ K. Cấu trúc phân tử của YBa2Cu3O7. Click vào hình để xem rõ hơn. Nhóm khoa học của Herb Mook, thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, bang Tennessee Mỹ, đã tạo ra mẫu thử 25 gam hợp kim ôxít đồng-yttrium-barium YBa2Cu3O7. Thử nghiệm cho thấy, ở nhiệt độ dưới 93 độ K, mẫu thử có thể dẫn điện mà không gặp một cản trở nào điện trở = 0. Năm 1986, lần đầu tiên hai nhà khoa học Đức Bednorz và Mueller tạo ra một hợp kim của ôxít đồng, lanthan và barium LaBaCuO có tính siêu dẫn ở 30 độ K. Từ đó, việc tìm kiếm các hợp kim mới của ôxít đồng đã đưa ngành vật liệu siêu dẫn tiến những bước dài, trong đó phải kể đến việc tìm ra các hợp chất như BiSr2CaCu2O8 Mỹ, 1988 và Tl2Sr2Ca2Cu3O10 Mỹ - Nhật, 1993. Điều đáng ghi nhận là cả hai hợp kim đều siêu dẫn ở nhiệt độ trên điểm nóng chảy của nitơ 77,4 độ K. Việc tìm ra chất siêu dẫn nóng ở nhiệt độ trên điểm nóng chảy của nitơ có ý nghĩa lớn, bởi người ta sẽ không phải làm lạnh vật liệu bằng heli lỏng nóng chảy ở 4,2 độ K - một quy trình cực kỳ tốn kém. Điều này mở ra hướng ứng dụng rộng hơn cho vật liệu siêu dẫn trong các sensor điện từ, thiết bị đo lường chính xác, thiết bị đo đạc trong lĩnh vực từ sinh học biomagnetic và địa vật lý geophysics. Minh Hy theo dpa thứcỞ đây R là điện trở của xuyến. Chúng ta có thể đo từ trường tạo ra dòng điện baoquanh xuyến. Phép đo từ trường không lấy năng lượng từ mạch điện mà vẫn cho takhả năng quan sát dòng điện luân chuyển không thay đổi theo thời gian và có thể xácđịnh được điện trở của kim loại siêu dẫn cỡ 90K. Ngay sau8 đó cấu trúc pha siêu dẫn của Y-123 được xác định tại phòng thí nghiệm GeophysicalLaboratory đó là cấu trúc lớp với sự sắp xếp trật tự một cách tuần hoàn Y-BaO-CuOCuOlCu2-BaO với hai lớp CuO2 được ngăn bằng một chuỗi tuyến tínhô mạng. Tiếptheo là hàng loạt các hợp chất mới được nghiên cứu khi thay thế Y = La, Nb, Sm, Eu,Gd, Ho, Xe và Lu các nguyên tố thuộc dãy đât hiếm, sự thay thế này không cho thấysự thay đổi thời điểm này, một số nhà nghiên cứu khác trên thế giới cũng độc lập tìm rasiêu dẫn R-123 có TC > 90K nhóm Muller – Thụy Sĩ, nhóm Tanaka – Nhật, nhómPaul Chu – Mỹ - và Zhong-Xian-Zhao-Bắc Kinh. Một số loại siêu dẫn nhiệt độ cao chứa Cu và năm 1988 đến nay, hàng loạt các oxit siêu dẫn chứa Cu được phát LaR-214 và YR-123 còn có các họ hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao điển hìnhsau đâyBiSr2Can-1CunO2n+4 gọi tắt là Bi-22n-1n với n=1,2,3,…Tl2Ba2Can-1CunO2n+4 gọi tắt là Tl-22n-1n với n=1,2,3,…HgBa2Can-1CunO2n+4 gọi tắt là Hg-12n-1n với n=1,2,3,…CuBa2Can-1CunO2n+4 gọi tắt là Cu-12n-1n với n=1,2,3,…A1-xBaxCuO2 A là loại đất hiếm, B là kim loại kiềm hoặc valency.Các vật siêu dẫn có nhiệt độ chuyển pha đã vượt quá 120K và cấu trúc của chúngcũng đặc biệt hơn.♦ Hệ Bi-22n-1n Vật liệu này do Maeda và đồng nghiệp phát hiện vào tháng 1năm 1988.- Điển hình là Bi-Sr-Ca-Cu-O gọi tắt là BSCCO system.TC ≥ 105K .- Đây là loại vật liệu đa pha màCấu trúc tinh thể gồm ba pha ứng vớin = 1, 2, 3 được xác định là cấu trúc lớp theo trật tự sắp đặt BiO 2-SrO-CuO2-CaCuO2-…-Ca-CuO2-SrO, với n là lớp CuO2 được ngăn bằng n-1 lớp Ca. Ứng vớilớp n = 1,2 và 3 thì TC có các giá trị cỡ 22K, 80K và 110K, có sự tăng nhiệt độ chuyểnpha theo thứ tự tăng số lớp n.♦ Hệ Tl-22n-1n Do Shung và Herman công bố vào năm 1987.Khi thay thế nguyên tố phi kim, từ hóa trị 3 Tl cho R-123TlBa 2Cu3Ox nhậnthấy nhiệt độ chuyển pha của hợp chất tăng lên xấp xỉ 90K. Tháng 2 năm 1988, Shungvà Herman đã thay một phần Ca và Ba và được hợp chất Tl-Ba-Ca-Cu-O hayTBCCO, hợp chất này có cấu trúc giống như siêu dẫn BI-2223 với hau lớp képTlO2 và có TC = 90K, 110K và có 125K khi n = 1,2,3.♦ Hệ Hg-12n-1nNăm 1991, người ta thay thế Hg cho Cu. Sau đó, Putilin và đồng nghiệp tạo ra9 HgBa2CuO4 +δhợp chấtn=1 với TC = 94K. Schiling và đồng nghiệp thay n = 2,3 trongHg-12n-1n đã làm tăng T C = 133K – 134K ở áp suất cao 16Gpa và 164K ở trúc được sắp đặt HgO-BaO-CuO2-Ca-CuO2-…-Ca-CuO2-BO. Với n lớpCuO2 được ngăn cách bằng n-1 lớp Ca, cấu trúc này giống với cấu trúcTlBa2Can −1Cun O2 n+δ♦ −1O2 n +2 +δAm X 2Can −1CunO2 n +m +2 +δCông thức chungvới m = 1 hoặc 2, X = Ba hoặc Sr, n =1,2,3 tăng theo sự thay đổi của A trong bảng hệ thống tuần nhó VB Bi, nhóm IIIBTl đến nhóm IIB Hg trong bảng hệt thống tuầnhoàn, có khả năng làm tăng TC bằng cách thay đổi A liên tiếp đến nhóm IB như Auhoặc Ag và TC đạt được 124K trong hệ Một số đặc tính chung của vật liệu siêu dẫn nhiệt độ Các phép đo thông thường để nghiên cứu một số tính chất của siêu dẫnnhiệt độ thường để nghiên cứu một số tính chất của siêu dẫn nhiệt độ cao người tathường dùng các phép đo sau+ Nghiên cứu về tính chất nhiệt Đo độ dẫn nhiệt, nhiệt dung, suất điện động nhiệtđiện.+ Nghiên cứu về tính chất điện Đo điện trở, mật độ dòng tới hạn…+ Nghiên cứu tính chất nhiệt động Đo từ trường tới hạn nhiệt động H C T, sự tăng giảm entropy…+ Nghiên cứu các chất từ Đo hệ số tự hóa, đường cong từ trễ, từ trường tới hạn dướiHC1, từ trường tới hạn trên HC2, dị hướng từ…Các phép đo trên đây đều phục vụ cho một mục đích chung là+ Nghiên cứu tính chất chuyển của vật liệu. Ngoài ra, một số phép đo quan trọng kháccũng được thực hiện như các phép đo hiệu ứng Hall, chuyển pha từ, chuyển pha cấutrúc…+ Phân tích mẫu và ghiên cứu cấu trúc Phân tích nhiệt, nhiễu xạ tia X, Nhiễu xạneutron, kính hiển vi điện tử quét,… và đo hấp thụ sóng quang học của vật liệu siêudẫn.+Các hiệu ứng Hiệu ứng xuyên ngâm, hiệu ứng Ramann, hiệu ứng Meissner, hiệuứng Isotop, hiệu ứng Joshepson… cũng được kết hợp nghiên cứu không chỉ bằng thựcnghiệm mà trong lĩnh vực lý thuyết cũng phát triển rất Đặc tính cơ bản chung của siêu dẫn nhiệt độ cao ở trạng thái thường, vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có cấu trúc tinh thể là cấu trúc lớp10 loại Perovskite và không đẳng hướng. Các vật liệu này có cấu hình hai chiều là cácmặt CuO2 và các chuỗi Cu-O. Ở trạng thái thường, hầu hết các hợp chất gốm siêu dẫnkhi T > ρe. Dòng nhiệt truyền chủ yếu là do mạng còn trong kim loạidòng nhiệt truyền chủ yếu là do các điện tử >> ρ proton, Đặc tính cơ bản chung của siêu dẫn nhiệt độ cao ở trạng thái siêu kết quả thực nghiệm đã chứng minh rằng các chất siêu dẫn nhiệt độ caocũng có tất cả các đặc tính cơ bản như các chất siêu dẫn nhiệt độ trở giảm đột ngột về không khi T < T C. Trong các chất siêu dẫn luôn tồn tạihiệu ứng Meissner nhưng không hoàn toàn. Vì vậy, nó tồn tại đồng thời ba trường tớihạn HC, HC1, HC2. Ứng với mỗi vật liệu có một giá trị mật độ dòng tới hạn J C. Khichuyển từ trạng thái thường sang trạng thái siêu dẫn, nhiệt dung có bước nhảy. Bướcnhảy này thường được trình bày theo lý thuyết tế, chuyển pha siêu dẫn rất ít khi đi kèm với chuyển pha cấu trúc trong tinhthể, mà chuyển pha cấu trúc trong các hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao thường xảy rađộc công trình sử dụng lý thuyết BCS cho việc nghiên cứu siêu dẫn nhiệt độ caođều sử dụng tính chất khe năng lượng. Nghĩa là trong trạng thái siêu dẫn, cơ chế tươngtác chính vẫn là tương tác gián tiếp của cặp Cooper- tương tác hút điện tử với điện tửthông qua ứng đồng vị là một câu hỏi lớn trong siêu dẫn nhiệt độ cao mà chưa có lờiα12giải đáp thỏa đáng, bởi vì hệ số nằm trong khoảng rất rộng chứ không bằng nhưtrong các chất siêu dẫn nhiệt độ các tính chất cơ bản trên, vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao còn một vài đặctrưng riêng- Tính dị h ướng của vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao lớn, điện trở R đo theo trục ccó tính dị hướng mạnh còn theo mặt ab điện trở có dạng giống kim Có tính phản sắt từ. Bằng nhiễu xạ Neutron, người ta tìm được trật tự phản sắttừ xuất hiện ở nhiệt độ Néel với TN = 500K, với chất siêu dẫn chứa RE thì TN = 2K.ξ ξ = 10−7 Độ dài kết hợprất ngắn. Ở siêu dẫn nhiệt độ cao cỡĐiều nàylàm tăng ảnh hưởng các thăng giáng trong vùng lân cận của T C một cách đáng kể. Mặtξkhác, do ngắn nên hầu hết các chất siêu dẫn nhiệt độ cao thuộc loại siêu dẫn loại lại, tìm ra siêu dẫn nhiệt độ cao, điển hình là các hợp chất chứa Cu là mộtbước tiến quan trọng trong quá trình nghiên cứu vật liệu siêu dẫn. Với những tính chấtđặc biệt, nó mở ra một chân trời mới cho sự phát triển của công nghệ và đời CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT SIÊUDẪN NHIỆT ĐỘ CAO CHỨA ĐỒNG VÀ OXY ĐIỂN Hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao 30- Cấu trúc cơ bản của siêu dẫn nhiệt độ cao tiêu biểu trong hợp chất này là hệ La-Ba-Cu-O có hợpthức là La2-xBaxCuO4 hoặc La2-xSr2CuO4 gọi tắt siêu dẫn 214. Theo hợp thức này cứhai nguyên tử kim loại kết hợp với 1 nguyên tử Cu và 4 nguyên tử O. Hợp phức nàyđược Bednorz và Muller phát minh ra lần đầu tiên vào năm 1986, có nhiệt độ chuyểnpha TC nằm trong vùng 30-40K tùy theo nồng độ x. Cấu trúc tinh thể ban đầu của hệthống này thuộc Perovskite lập phương dạng Cấu trúc tinh thể Perovskite loại ABO3Ở trạng thái thường, hợp chất này là chất điện môi. Khi pha tạp, nguyên tử nằmở trung tâm B+ dịch chuyển làm cho cấu trúc lập phương ABO3 biến dạng méo vàcó thể trở thành các loại cấu trúc như tứ diện Tetragonal, trực giao Orthorhombic,trực thoi Rhombohedra và đơn tà Mocolinic. Các nguyên tử Cu trong hệ được sắpxếp cùng với các nguyên tử oxy trong cấu trúc tinh thể theo hình bát Cấu trúc tinh thể của hợp chất siêu loại La-Sr-Cu-O13 Cấu trúc điện tử La2CuO4Thông thường, vật liệu siêu dẫn La214 là hợp chất gốm cách điện. Khi thayLa3+ bằng Sr2+ thì trong hệ La2-xSr2CuO4 tạo nên các lỗ trống trong các mặt phẳngCuO2, gây ra sự giảm điện trở đột ngột và trở thành siêu dẫn. Như vậy, sự thay đổinồng độ lỗ trống trong mặt CuO2 là bản chất của siêu dẫn trong vật liệu nguyên tố khácHình Cấu trúc tinh thể hợp chất Tính chất từ- Độ từ hóa phụ thuộc từ trường của chất siêu dẫn 214- Sự phụ thuộc của độ từ hóa M vào nhiệt Hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao 80- Cấu trúc cơ bản của siêu dẫn YBa2Cu3O7-ySau khi phát minh và khẳng định, siêu dẫn trong hệ hợp chất YBa-Cu-O có nhiệtđộ chuyển pha TC ≈ 90K với hợp thức cation là 1Y 2Ba 3Cu và hợp thức danh định làYBa2-Cu-O siêu dẫn 123. Cấu trúc ô cơ bản của vật liệu siêu dẫn 123 tương tự vớicấu trúc Perovskite cơ bản ABO3 hình và ô cơ bản của YBa2-Cu-O hình cấu trúc Perovskite cơ bản ABO3 có hai vị trí ion dương. Vị trí A nằm ởtâm của khung được tạo bởi khối bát diện bằng các ion âm oxy và làm phù hợp vớicác ion dương có kích thước lơn hơn trong cấu trúc. Vị trí B phù hợp cho các iondương có kích thước nhỏ hơn, nằm tại tâm của khối bát diện. Trong hợp chất siêu dẫn123 các ion Y và Ba có kích thước lớn hơn sẽ chiếm các vị trí A, còn Ca nhỏ hơn sẽchiếm các vị trí Hơn hai mươi năm qua, các nhà vật lý vẫn không thể lý giải một cách chính xác hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao tại sao dường như chỉ xảy ra ở nhóm đặc biệt các hợp chất hầu như chỉ dựa trên đồng Cu và xảy ra như thế nào. Và mới đây, các nhà khoa học ở Nhật Bản đã khám phá ra một loại chất siêu dẫn nhiệt độ cao hoàn toàn mới dựa trên sắt Fe cho phép các nhà vật lý tìm hiểu dễ dàng hơn và làm sáng tỏ những điểm quan trọng về hiện tượng đầy bí ẩn trong vật lý chất rắn này. Siêu dẫn là sự biến mất hoàn toàn của điện trở của vật liệu khi được làm lạnh dưới nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn TC. Hiện tượng siêu dẫn dựa trên việc tạo ra các cặp điện tử tương hỗ với nhau, thông qua tạo thành các cặp gọi là gặp Cooper để chuyển dời trong vật liệu mà không bị cản trở không có điện trở. Hiện tượng này được miêu tả trong lý thuyết Bardeen-Cooper-Schrieffer BCS về hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ thấp, ở đó các cặp Cooper được nhờ việc liên kết các điện tử với nhau thông qua trao đổi các phonon hạt trường của dao động mạng tinh thể. Tuy nhiên, lý thuyết BCS không thể lý giải được các tính chất của các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, được khám phá từ năm 1986 giá trị nhiệt độ chuyển pha cao nhất hiện nay đạt tới 138 K, và các hợp chất này hầu hết đều là các hợp chất của đồng cuprates chứa các mặt phẳng song song của ôxit đồng mà ở đó các nguyên tử đồng nằm trên một mạng hình vuông và điện tích được mang bởi các lỗ trống ở vị trí của Ôxi. Mỗi nguyên tử đồng sẽ có một điện tử không kết cặp và do đó các nhà nghiên cứu tin rằng mômen từ hay spin liên kết với nhau sẽ tạo ra tính chất siêu dẫn trong các vật liệu này. Hình 1. Cấu trúc tinh thể và phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu J. Am. Chem. Soc. 130 3296. Mới đây, Hideo Hosono cùng các cộng sự ở Viện Công nghệ Tokyo Nhật Bản lần đầu tiên khám phá ra một vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có nhiệt độ chuyển pha 26 K được dựa trên các hợp chất của sắt -Fe có thể xem các kết quả này trên J. Am. Chem. Soc. 130 3296. Đây là hợp chất LaOFeAs chứa các lớp của Lanthanum La Ôxi O bị kẹp giữa bởi các lớp của Sắt Fe và Arsenic As – và bị pha tạp thêm các ion Fluoride. Các nhà nghiên cứu hi vọng có thể tăng được nhiệt độ chuyển pha cao trên 26 K bằng cách thay đổi các quá trình xử lý vật liệu ví dụ như đặt áp suất…. Các nghiên cứu sơ bộ ban đầu về vật liệu này đã giả thiết tính chất siêu dẫn xảy ra trong vật liệu không thuộc loại trung gian phonon phonon-mediated như được kỳ vọng từ lý thuyết cổ điển BCS, nhưng có thể không giống như được dự đoán trong các hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao kiểu “cuprates”. “Ai đó có thể cho là tính siêu dẫn trong các vật liệu kiểu này là trung gian phonon trong các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp,” – Kristjan Haule, một nhà vật lý lý thuyết ở Đại học Rutgers Mỹ đang làm việc trong một nhóm cũng đang nghiên cứu về loại vật liệu này. “Tuy nhiên, chúng tôi đã tiến hành các tính toán bằng lý thuyết phiếm hàm và giả thiết rằng TC hầu như phải xung quanh 1 K nếu như các phonon có chức năng đó”. Nhóm của Haule đã tính toán được rằng các hợp chất không pha tạp LaOFeAs có tính kim loại rất tồi ở nhiệt độ thấp và hầu như là một chất cách điện. Haule nói trên “Đây là một bằng chứng mạnh mẽ để nói rằng tính siêu dẫn không phải được trung gian bởi các phonon, tính chất đòi hỏi phải ở trạng thái kim loại rất tốt với các hạt tải kết hợp”. Hình 2. Sự thay đổi của điện trở suất và độ cảm từ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu. Tính chất chuyển pha xảy ra ở 26 K J. Am. Chem. Soc. 130 3296. Thật vậy, tính kim loại kém này giống như các chất siêu dẫn nhiệt độ cao bị pha tạp nhẹ - Haule giải thích thêm. Theo nhóm của Haule, điều này có nghĩa rằng các lý thuyết liên kết yếu – ví dụ lý thuyết thăng giáng spin – từng được giả thuyết trong quá khứ để mô tả các hợp chất cuprates sẽ không còn hữu ích để giải thích tính siêu dẫn trong các hợp chất LaOFeAs. Và các kết quả nghiên cứu thực nghiệm sơ bộ từ nhóm của Hosono rất phù hợp với những phát hiện này. Vật liệu siêu dẫn mới này cũng là một bằng chứng để chứng tỏ rằng tính siêu dẫn không bị hạn chế bởi các ôxit đồng và một vài hợp chất khác dựa trên Uranium U, Cerium Ce, Plutonium Pu. Mặc dù tính siêu dẫn có thể bị phá hủy bởi từ trường cao, nhưng khám phá đã chỉ ra rằng thậm chí nó có thể tồn tại trong các vật liệu có từ tính mạnh ví dụ như Sắt khi được bao quanh bởi các nguyên tử thích hợp, mà trong trường hợp này là As. Hơn nữa, hiệu ứng này có liên quan đến tính chất quỹ đạo của điện tử, mà thường bị bỏ quên trong các hợp chất cuprates, cũng có thể đóng vai trò quan trọng. Haule tin rằng loại vật liệu siêu dẫn mới này có thể cực kỳ quan trọng cho công nghệ nhưng vẫn rất cần nhiều nghiên cứu thêm trước khi nói gì một cách chắc chắn. Vạn lý Độc hành Theo & American Chemical Society, Vật lý Viêt Nam

vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao