अतिचालक पदार्थों का उदाहरण

सुपरकंडक्टिंग सामग्री वह है जो कुछ शर्तों के तहत प्रतिरोध या ऊर्जा हानि प्रस्तुत किए बिना विद्युत ऊर्जा का संचालन करने की क्षमता प्रकट करती है। इस गुण को अतिचालकता कहते हैं, और इसकी खोज 1911 में हेइक कामरलिंग ओनेसो ने की थी.

यह निष्कर्ष निकाला गया है कि, जैसे ही तापमान कम होता है, धातु प्रवाहकीय सामग्री की विद्युत प्रतिरोधकता धीरे-धीरे खराब हो जाती है; हालांकि, आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले कंडक्टरों में, जैसे कॉपर क्यू और सिल्वर एजी, दोष जैसे दोष पदार्थ में एक सीलिंग वैल्यू उत्पन्न करते हैं. कॉपर के मामले में, निरपेक्ष शून्य के करीब भी, एक गैर-शून्य प्रतिरोध दिखाया गया है।

जब सामग्री अपने क्रांतिक तापमान से कम हो जाती है तो सुपरकंडक्टर का प्रतिरोध तेजी से शून्य हो जाता है। एक अतिचालक तार में बहने वाली विद्युत धारा बिना किसी शक्ति स्रोत के अनिश्चित काल तक बनी रह सकती है। फेरोमैग्नेटिज्म और परमाणु वर्णक्रमीय रेखाओं की तरह, अतिचालकता क्वांटम यांत्रिकी की एक घटना है।

सुपरकंडक्टर्स का चुंबकीय चरित्र

यद्यपि अतिचालकों की सबसे उत्कृष्ट संपत्ति प्रतिरोध की अनुपस्थिति है, यह नहीं कहा जा सकता है कि यह अनंत चालकता की सामग्री है। वास्तव में, एक प्रकार I सुपरकंडक्टिंग सामग्री पूरी तरह से प्रतिचुंबकीय है

. Diamagnetism एक सामग्री की गुणवत्ता है जो इसे चुंबकीय क्षेत्रों को दूर करने की अनुमति देती है। पैरामैग्नेटिज्म के विपरीत, जिसमें चुंबकीय क्षेत्र के आकर्षण पर प्रतिक्रिया करना शामिल है. इसका मतलब है कि यह क्षेत्र को घुसने नहीं देता है, जिसे मीस्नर प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र दो प्रकार के सुपरकंडक्टर्स को अलग करते हैं: टाइप I, जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को प्रवेश करने की अनुमति नहीं देते हैं (जो एक उच्च ऊर्जावान प्रयास पर जोर देता है, और यदि महत्वपूर्ण तापमान पार हो जाता है तो अतिचालक राज्य के अचानक टूटने का तात्पर्य है), और टाइप II, जो अपूर्ण सुपरकंडक्टर्स हैं, इस अर्थ में कि क्षेत्र प्रभावी रूप से छोटे चैनलों के माध्यम से प्रवेश करता है जिसे एब्रिकोसोव वोर्टिसिस, या फ्लक्सन कहा जाता है. ये दो प्रकार के सुपरकंडक्टर्स वास्तव में दो अलग-अलग चरण हैं जिनकी भविष्यवाणी लेव डेविडोविच लैंडौ और एलेक्सी अलेक्सेयेसिह अब्रीकोसोव ने की थी।

जब टाइप II सुपरकंडक्टर पर एक कमजोर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है, तो यह इसे पूरी तरह से पीछे हटा देता है। यदि इसे बढ़ाया जाता है, तो सिस्टम अस्थिर हो जाता है और अपनी ऊर्जा को कम करने के लिए भंवरों को पेश करना शुरू कर देता है. ये भंवर संख्या में बढ़ रहे हैं, खुद को भंवर नेटवर्क में रख रहे हैं जिन्हें उपयुक्त तकनीकों का उपयोग करके देखा जा सकता है। जब क्षेत्र काफी बड़ा होता है, तो दोषों की संख्या इतनी अधिक होती है कि सामग्री अब सुपरकंडक्टर नहीं रह जाती है। यह महत्वपूर्ण क्षेत्र है जो सामग्री को अतिचालक होने से रोकता है, और यह तापमान पर निर्भर करता है।

सुपरकंडक्टर्स का विद्युत चरित्र

सुपरडायग्नेटिज्म का उद्भव सामग्री की सुपरक्यूरेंट बनाने की क्षमता के कारण होता है। सुपरकरंट्स इलेक्ट्रॉनों की धाराएं होती हैं जिनमें कोई ऊर्जा नष्ट नहीं होती है, ताकि गर्मी पैदा करने के कारण ऊर्जा हानि के जूल प्रभाव का पालन किए बिना उन्हें हमेशा के लिए बनाए रखा जा सके। धाराएं मीस्नर प्रभाव को बनाए रखने के लिए आवश्यक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाती हैं। ये वही धाराएं ऊर्जा व्यय के बिना ऊर्जा को प्रसारित करने की अनुमति देती हैं, जो इस प्रकार की सामग्रियों के सबसे उत्कृष्ट प्रभाव का प्रतिनिधित्व करती है।

चूंकि सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रॉनों की संख्या सीमित है, इसलिए सामग्री की वर्तमान मात्रा सीमित हो सकती है। इसलिए, एक महत्वपूर्ण धारा होती है जिससे सामग्री अतिचालक होना बंद कर देती है और ऊर्जा का अपव्यय करना शुरू कर देती है।

टाइप II सुपरकंडक्टर्स में, फ्लक्सन की उपस्थिति का कारण बनता है, यहां तक ​​​​कि कम धाराओं के लिए भी गंभीर रूप से, जाली के परमाणुओं के साथ भंवरों की टक्कर के कारण ऊर्जा अपव्यय का पता लगाया जाता है।

उच्च तापमान सुपरकंडक्टर्स

अतिचालकता प्राप्त करने के लिए आवश्यक कम तापमान के कारण, सबसे आम सामग्री हैं उन्हें आमतौर पर तरल हीलियम से ठंडा किया जाता है (तरल नाइट्रोजन केवल उच्च गति वाले सुपरकंडक्टर्स को संभालने के दौरान ही उपयोगी होता है)। तापमान)। आवश्यक असेंबली जटिल और महंगी है, जिसका उपयोग कुछ अनुप्रयोगों में किया जा रहा है, जैसे कि परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) के लिए शक्तिशाली विद्युत चुम्बकों का निर्माण।

80 के दशक में, उन्हें खोजा गया था उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स, जो तरल नाइट्रोजन के तरल-वाष्प संक्रमण से ऊपर के तापमान पर चरण संक्रमण को प्रदर्शित करते हैं. इसने ऐसी सामग्रियों के अध्ययन में लागत कम कर दी है, और सामग्रियों के अस्तित्व के द्वार खोल दिए हैं कमरे के तापमान पर सुपरकंडक्टर्स, जिसका अर्थ होगा समकालीन दुनिया के उद्योग में एक क्रांति।

उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स का सबसे बड़ा नुकसान उनकी सिरेमिक संरचना है, जो उन्हें प्लास्टिक विरूपण द्वारा केबल बनाने के लिए अनुपयुक्त बनाता है। हालाँकि, IBAD (आयन बीम असिस्टेड डिपोजिशन) जैसे टेप के उत्पादन के लिए नई तकनीकों का विकास किया गया है। इस तकनीक के जरिए 1 किलोमीटर से अधिक लंबाई के केबल हासिल किए गए हैं।

सुपरकंडक्टर्स के अनुप्रयोगों के उदाहरण

एक सुपरकंडक्टर सामान्य कंडक्टर से बहुत अलग व्यवहार करता है। यह ऐसा कंडक्टर नहीं है जिसका प्रतिरोध शून्य के करीब है, लेकिन प्रतिरोध बिल्कुल शून्य के बराबर है। इसे सामान्य ड्राइवरों के लिए उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक मॉडल, जैसे कि ड्रूड मॉडल द्वारा नहीं समझाया जा सकता है।

सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट ज्ञात सबसे शक्तिशाली विद्युत चुम्बकों में से कुछ हैं। इनका उपयोग मैग्लेव (चुंबकीय उत्तोलन) ट्रेनों में, अस्पतालों में परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) मशीनों में और एक कण त्वरक के बीम को लक्षित करने में किया जाता है। उनका उपयोग चुंबकीय पृथक्करण के लिए भी किया जा सकता है, जहां कमजोर चुंबकीय कण कम या गैर-चुंबकीय कणों की पृष्ठभूमि से खींचे जाते हैं, जैसे कि वर्णक उद्योगों में।

सुपरकंडक्टर्स का उपयोग मोबाइल फोन बेस स्टेशनों के लिए डिजिटल सर्किट और रेडियो फ्रीक्वेंसी और माइक्रोवेव फिल्टर बनाने के लिए भी किया गया है।

सुपरकंडक्टर्स का उपयोग जोसेफसन जंक्शनों के निर्माण के लिए किया जाता है, जो कि के निर्माण खंड हैं SQUIDs (सुपरकंडक्टिंग क्वांटम इंटरफेरेंस डिवाइसेस), सबसे व्यापक रूप से ज्ञात मैग्नेटोमीटर संवेदनशील।

ऑपरेटिंग मोड के आधार पर, जोसेफसन जंक्शन का उपयोग फोटॉन डिटेक्टर या मिक्सर के रूप में किया जा सकता है. सामान्य से अतिचालक अवस्था में संक्रमण के प्रतिरोध में बड़े परिवर्तन का उपयोग क्रायोजेनिक फोटॉन डिटेक्टरों में थर्मामीटर बनाने के लिए किया जाता है।

अभिनव और दूरंदेशी अनुप्रयोगों में उच्च प्रदर्शन ट्रांसफार्मर शामिल हैं, ऊर्जा भंडारण, विद्युत शक्ति संचरण, विद्युत मोटर और उत्तोलन उपकरण चुंबकीय।

हालांकि, सुपरकंडक्टिविटी चुंबकीय क्षेत्रों को स्थानांतरित करने के लिए संवेदनशील है, इसलिए अनुप्रयोग जो अल्टरनेटिंग करंट का उपयोग करें, जैसे कि ट्रांसफॉर्मर, उन लोगों की तुलना में बनाना अधिक कठिन होगा जो करंट से भरे होते हैं जाता रहना।

अतिचालक पदार्थों के उदाहरण

वे धातु हो सकते हैं, जैसे:

1. लीड
2. टिन
3. zirconium
4. बुध
5. टंगस्टन
6. जस्ता
7. इरिडियम
8. वैनेडियम
9. टाइटेनियम
10. लिथियम
11. बेरियम
12. फीरोज़ा
13. कैडमियम
14. क्रोम।

वे अधातु या उपधातु हो सकते हैं, जैसे:

1. बोरान
2. कैल्शियम
3. कार्बन
4. सिलिकॉन
5. मैच
6. ऑक्सीजन
7. गंधक
8. सेलेनियम
9. हरताल
10. ब्रोमिन
11. भारतीय
12. थालियम
13. विस्मुट