Mich l ae R h e t ors Marco Pototzki

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Josef Siegel
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1 Michael Rehorst Marco Pototzki

2 Gliederung Geschichte und Entwicklung Was ist Supraleitung? Sprungtemperatur Meißner Ochsenfeld Effekt BCS Theorie Arten von Supraleitern Allgemeines Hochtemperatursupraleiter Supraleitende Oxide (YBCO) Organische Supraleiter Anwendungen Quellen

3 Geschichte und Entwicklung 1908 gelang es Heike Kamerlingh Onnes Helium zu verflüssigen, was der Forschung einen neuen Temperaturbereich erschloss (ca. 1K bis 10K); Onnes beobachtete, b t dass Quecksilber bei Temperaturen <4K den elektrischen Strom vollkommen verlustfrei und ohne sich zu erwärmen leitet 1933 Meißner und Ochsenfeld entdeckten den Meißner Ochsenfeld Effekt 1957 Bardeen, Cooper und Schrieffer entwickeln die BCS Theorie (1972 Nobelpreis) 1986 entdeckten Müller und Berdnorz die Hochtemperatursupraleiter (1987 Nobelpreis) 2003 Die Russen Ginsburg und Abrikossow erhalten für die Forschung an Supraleitern 1. und 2. Art den Nobelpreis 2005 Der erste Generator mit Supraleitertechnologie wird in Betrieb genommen

4 Was ist Supraleitung? Sprungtemperatur p Als Sprungtemperatur (auch kritische Temperatur) bezeichnet man die Temperatur ab der ein Stoff seinen elektrischen Widerstand verliert.

5 Was ist Supraleitung? Meißner Ochsenfeld Effekt Beim Übergang in den supraleitenden Zustand werden infolge von Induktion durch die widerstandslosen Supraströme die Feldlinien eines äußeren Magnetfelds aus dem Innern (bis auf eine dünne Randschicht) herausgedrängt. Dagegen zeigen Supraleiter 2. Art vollständige Feldverdrängung nur unterhalb einer unteren kritischen magnetischen Feldstärke, und die Supraleitung bricht oberhalb einer oberen kritischen magnetischen Feldstärke zusammen.

6 Was ist Supraleitung? Meißner Ochsenfeld Effekt

7 Was ist Supraleitung? BCS Theorie Nach der BCS Theorie entsteht der supraleitende Effekt durch die Bildung von sogenannten Cooper Paaren Die Cooper Paare bestehen aus jeweils zwei freien Elektronen mit absolut identischen Spinquantenzahlen Die entstehende Abstoßung, die die beiden Elektronen aufeinander ausüben wird durch das nur noch langsam schwingende Kristallgitter aufgehoben, so dass die Elektronen wie auf einer Matratze in einer Kuhle zusammen rollen Dieser Mechanismus der Cooper Paar Bildung trifft nur auf die klassischen Tieftemperatursupraleiter i zu. Bei den Hochtemperatursupraleitern ist der Mechanismus bis heute noch ungeklärt

8 Arten von Supraleitung Allgemeines Tieftemperatursupraleiter Klassische Vertreter t der Supraleiter (z. B. Hg, Nb, Pb) Hochtemperatursupraleiter Supraleiter, die eine Sprungtemperatur von >23K haben (z. B. YBa 2 Cu 3 O 7 δ ;T C = 93K) Organische Supraleiter Supraleiter, die auf organischen Strukturen basieren

9 Arten von Supraleitern Hochtemperatursupraleiter p Hochtemperatursupraleitung (HTSL) wurde 1986 durch die Entdeckung supraleitfähiger Oxocuprate im System La Ba Cu O von Johannes Georg Bednorz und Karl Alexander Müller eingeläutet. Untersuchungen an Jahn Teller verzerrten Tll Metalloxiden zeigten, dass Oxocuprate im Vergleich e zu den bs bisher bekannten Supraleitern deutlich höhere Übergangstemperaturen haben. YBa 2 Cu 3O 7 δ δ (δ 0,05 0,65) T C =93K, eine Sprungtemperatur oberhalb des Siedepunktes von flüssigem Stickstoff

10 Arten von Supraleitern Supraleitende Oxide (YBa Cu O δ ) δ) YBCO, auch YBaCuO, ist die Abkürzung für einen Hochtemperatur Supraleiter, der aus den chemischen Elementen Yttrium, Barium, Kupfer und Sauerstoff besteht und über eine Sprungtemperatur bei 93 K verfügt

11 Arten von Supraleitern Supraleitende Oxide (YBa Cu O δ ) δ)

12 Arten von Supraleiter Organische Supraleiter 1964 W. A. Little hatte die Idee, dass sich auch in org. Polymeren Cooper Paare ausbilden können Theoretische Sprungtemperaturen von T C = 300K 1979 wurde der erste organische Supraleiter synthetisiert: (TMTSF) 2 PF 6 (Tetramethyltetraselenfulvalen) T C =1K (bei 6,5kbar)

13 Arten von Supraleiter Organische Supraleiter

14 Anwendungen Kernresonanzspektroskopie Magnetresonanztomographie Teilchenbeschleuniger Speicher und Schaltelemente Kabel

15 Quellen Werner Buckel Supraleitung physidresden.de/ifp/downloads/publications/wosnitza v. pdf tu p wissen.de/media/pdf/maxheft4863.pdf p// p kiel.de ped

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