ابر رسانا

در درس گذشته آموختید كه افزایش دما باعث زیاد شدن مقاومت رسانا می شود، عكس این موضوع نیز صادق است، برای مثال مقاومت فلزات با كاهش دما كم می شود.

در دماهای بسیار كم و نزدیك به صفر مطلق، مقاومت ویژه برخی فلزات، تركیبات و‌ آلیاژ های آن ها صفر می‌شود. در چنین حالتی گفته می‌شود كه ماده ابر رسانا شده است. این پدیده اولین بار توسط اونیــش در سـال ١٩١١، وقـتـی جـیوه را بـه دمـای (-269⁰c) 4/2 K رساند، مشاهده شد. وی دریافت كه در این دما مقاومت جیوه به ناگاه صفر می‌شود. تمام مـواد در دمای پائین تر از یك مقدار مشخص، كه به آن دمای گذر Tc می‌گویند، ابر رسانا می‌شوند (دمای گذر هر جسم یكی از مشخصات آن جسم است).

مشاهده شده است كه اگر جریانی در یك حلقه از ماده ابر رسانا برقرار شود، آن گاه بدون نیاز به اعمال اختلاف پتانسیل، این جریان چندین سال در حلقه برقرار می ماند. آزمایش ها نشان می دهد كه مقاومت ویژة ابر رسانا كمتر از است و این مقدار 10⁶ بار كمتر از مقاومت ویژه سیم مسی می‌باشد. تا سال ١٩٨٦، بیشترین دمایی كه ابر رسانا در آن دما كار می‌كرد 23⁰K بود. در سال ١٩٨٧ با تركیب ایردیود، باریوم، مس و اكسیژن، ابررسانایی ساخته شد كه در دمای 90⁰K كار می‌كرد و این پیشرفت مهمی بود. پس از آن، اقدامات به عمل آمده منجر به ساخت سرامیكی شد كه در دمای 170⁰K (یا -100⁰ c) ابر رسانا بود.

ابر رساناها كاربردهای مهمی در تكنولوژی دارند. در شكل زیر قطاری را مشاهده می‌كنید كه در آن، میدان مغناطیسی توسط جریان داخل ابر رسانا به وجود می‌آید و به وسیله آن میدان، قطار به طور معلق روی ریل قرار می‌گیرد.

فیلم های زیر، استوانه ابر رسانایی را نشان می دهد كه به صورت معلق روی آهن ربایی قرار گرفته است (مكانیزم این پدیده را در فصل مغناطیس بررسی می كنیم).

برای مشاهده فیلم ها، کلیک کنید:

كاربرد های مهم دیگری نیز برای ابر رساناها وجود دارد، مثل: تصویر برداری پزشكی MRI، موتورهای الكتریكی پر قدرت، كامپیوترهای پر سرعت و انتقال انرژی برق با هزینه كم...

تصویر برداری پزشكی MRI

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا