Type-II_superconductor
で超伝導、II型超伝導体は、中間温度と超伝導相上記のフィールドで混合し、通常の超伝導特性の中間相を示す超伝導体です。また、外部磁場が印加された磁場渦の形成も特徴です。これは、一定の臨界電界強度の上に生じHのC1。渦密度は、電界強度の増加とともに増加します。高い臨界磁場でのH C2、超伝導が破壊されます。第二種超伝導体は完全なマイスナー効果を示しません。
変化する磁場と温度の下での超伝導挙動。グラフは、絶対温度Tの関数としての磁束
Bを示し
ています
。臨界磁束密度
B C1及び
B C2と臨界温度
T Cが標識されています。このグラフの下の領域では、タイプIとタイプIIの両方の超伝導体が
マイスナー効果を示しています（a）。一部の磁力線が磁場渦に捕捉される混合状態（b）は、グラフの限られた領域内のタイプII超伝導体でのみ発生します。この領域を超えると、超伝導特性が崩壊し、材料は通常の導体として動作します（c）。
SQUID顕微鏡をスキャンして画像化した厚さ200nmのYBCO膜の 渦 コンテンツ
1 歴史
2 渦状態
2.1 磁束ピン止め
3 材料
4 重要な用途
5 も参照してください
6 参考文献
歴史
1935年、RjabininとShubnikov は、第二種超伝導体を実験的に発見しました。1950年に、二種類の理論超伝導体は、さらにによって開発されたレフランダウとヴィタリー・ギンツブルク上の彼らの論文でギンツブルグ-ランダウ理論。彼らの議論では、タイプI超伝導体は、超伝導体と通常の金属境界の正の自由エネルギーを持っていました。ギンツブルグとランダウは、強磁場で不均一な状態を形成する第二種超伝導体の可能性を指摘しました。しかし、当時、既知の超伝導体はすべてタイプIであり、タイプII超伝導状態の正確な構造を検討する実験的な動機はないとコメントしていました。磁場中のタイプII超伝導状態の振る舞いの理論は、超流動における量子渦のラルス・オンサーガーとリチャード・ファインマンによるアイデアを詳しく説明していたアレクセイ・アレクセイビッチ・アブリコソフによって大幅に改善されました。超伝導体の量子渦解は、超伝導体の磁束量子化に関するフリッツ・ロンドンの研究とも非常に密接に関連しています。ノーベル物理学賞は、 2003年にタイプII超伝導の理論のために授与された。
渦状態
ギンツブルグ-ランダウ理論は、ロンドンの磁場侵入深さλに加えて、超伝導コヒーレンス長ξを導入しました。ギンツブルグ-ランダウ理論によると、第二種超伝導体λ / ξ
>>1 / 2
{ lambda / xi> 1 / { sqrt {2}}}
1/{sqrt {2}}}””>
。ギンツブルグとランダウは、これが超伝導相と順相の間の界面の負のエネルギーにつながることを示しました。負の界面エネルギーの存在は、1930年代半ばから、ロンドン兄弟による初期の研究からも知られていました。負の界面エネルギーは、2つの臨界場が見つかった1936年のShubnikovの実験の前に、超伝導体の最初の実験では観察されなかった、そのような界面の数を最大化することに対してシステムが不安定であるべきであることを示唆します。1952年には、第二種超伝導体の観測もZavaritskiiによって報告されました。フリッツ・ロンドンは、磁束が整数相巻線にあり、量子化された磁束を運ぶ位相欠陥を介して超伝導体を貫通できることを実証しました 。オンサーガーとファインマンは、量子渦が超流動で形成されるはずであることを示しました。 これらの考えを一般化すると、1957年にAA Abrikosovによって、第二種超伝導体の混合状態が量子渦の格子であることを示しました。非常に短いコヒーレンス長の限界では、渦の解はロンドンのフラックスイドと同じであり、渦の中心近くの超伝導凝縮物が徐々に消えるのではなく、渦のコアが鋭いカットオフによって近似されます。アブリコソフは、渦が渦格子として知られる規則的な配列に自分自身を配置することを発見しました。いわゆる上限臨界磁場の近くで、外部磁場における超伝導体の問題は、ラルス・オンサーガーとリチャード・ファインマンによって議論された、回転する超流動における渦状態の問題と同等です。
1/{sqrt {2}}}””> 磁束ピン止め
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高温超伝導体の渦ピン止めによる位置メモリ
渦状態では、磁束ピン止めと呼ばれる現象が発生する可能性がタイプIの超伝導体は磁場を透過できないため、これは不可能です。
超伝導体が磁場で冷却されると、磁場がトラップされる可能性がこれにより、超伝導体を磁石の上に吊るすことができ、摩擦のないジョイントまたはベアリングが可能になります。磁束ピン止めの価値は、リフト、摩擦のないジョイント、輸送などの多くの実装を通じて見られます。超電導層が薄いほど、磁場にさらされたときに発生するピン止めが強くなります。
材料
第二種超伝導体は通常、金属合金または複合酸化物 セラミックでできています。高温超伝導体はすべて第二種超伝導体です。ほとんどの元素超伝導体はタイプIですが、ニオブ、バナジウム、およびテクネチウムは元素タイプII超伝導体です。ホウ素をドープしたダイヤモンドとシリコンも第二種超伝導体です。金属合金超伝導体もタイプIIの挙動を示します（例： ニオブチタンおよびニオブスズ）。
他のタイプIIの例は、最高の超伝導臨界温度を達成した銅酸化物-ペロブスカイトセラミック材料です。これらには、La 1.85 Ba 0.15 CuO 4、BSCCO、および液体窒素の沸点（77 K）を超える超伝導を達成した最初の材料として有名なYBCO（イットリウム-バリウム-銅-酸化物）が含まれます。強い渦ピン止めにより、銅酸化物は理想的に硬い超伝導体に近い。
重要な用途
強力な超電導電磁石（MRIスキャナー、NMR装置、粒子加速器で使用）は、ニオブチタンワイヤー、または高磁場の場合はニオブスズワイヤーを巻いたコイルを使用することがよくこれらの材料は、実質的な上限臨界磁場H c2を持つタイプII超伝導体であり、たとえば、さらに高いH c2を持つ銅酸化物超伝導体とは対照的に、ワイヤーに簡単に機械加工できます。しかし、最近、第2世代の超電導テープにより、安価なニオブベースのワイヤをはるかに高価であるが、はるかに高い温度と磁場で超電導する「第2」世代のテープに置き換えることができます。
も参照してください
タイプI超伝導体 –単一の臨界磁場を持つタイプの超伝導体
理想的には硬い超伝導体
従来の超伝導体 –BCS理論またはその拡張によって記述された超伝導性を示す材料
共有超伝導体 –原子が共有結合によって結合されている超伝導材料
超伝導体のリスト
超伝導体の分類 –さまざまな種類の超伝導体
超電導の技術的応用
低温技術のタイムライン –歴史の側面
タイプ1.5超伝導体 –2つ以上のコヒーレンス長を特徴とする多成分超伝導体
型破りな超伝導体 –既存の確立された理論では説明されていない超伝導体材料
アブリコソフの渦
参考文献
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