Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
СВЕРХПРОВОДНИКИ ВТОРОГО РОДА

СВЕРХПРОВОДНИКИ ВТОРОГО РОДА

СВЕРХПРОВОДНИКИ ВТОРОГО РОДА - сверхпроводящие материалы, составляющиеодин из двух классов, на к-рые подразделяются все сверхпроводники в зависимостиот поведения в магн. поле.

Длинный цилиндр из С. в. р., помещённый в продольное магн. поле, обнаруживаетполный Мейснера эффект лишь в полях, не превосходящих ниж. критич. <поля H _С1 (см. Критическое магнитное поле, Сверхпроводимость). В полях с напряжённостью выше Н _С1 и ниже Н _С2 (верх. критич. поле) магн. поток начинает проникать в цилиндрич. образец, <однако даже при установлении термодинамич. равновесия поток, проходящийчерез цилиндр, имеет меньшую величину, чем в случае, когда образец находитсяв нормальном состоянии (неполный эффект Мейснера). Это указывает на наличиенезатухающих токов в образце, к-рый, следовательно, находится ещё в сверхпроводящемсостоянии. Образец полностью переходрит в нормальное состояние в поляхс напряжённостью выше Н _С2 (рис. 1). Вблизи поверхностиобразца из С. в. р. возможно образование тонкого сверхпроводящего слоятолщиной порядка длины когерентности при напряжённости магн. поля в интервале Н _С2 < Н < Н _С3 (поверхностная сверхпроводимость).Полная фазовая диаграмма схематически показана на рис. 2. У С. в. р. (вотличие от С. 1-го рода) переходы в магн. поле являются фазовыми переходами2-го рода (см. Фазовый переход).

Рис. 1. Зависимость магнитной индукции (о) и намагниченности (С)для длинного сверхпроводящего цилиндра от напряжённости продольного магнитногополя. Сплошная линия - сверхпроводник 2-го рода, пунктирная - сверхпроводник1-го рода.

Рис. 2. Фазовая диаграмма для сверхпроводника 2-го рода в форме длинногоцилиндра в продольном магнитном поле: 1 - нормальное состояние; 2 - поверхностнаясверхпроводимость; 3 - смешанное состояние; 4 - полный эффект Мейснера.

Идея о существовании в природе двух родов сверхпроводников высказанавпервые в 1952 А. А. Абрикосовым и Н. В. Заварицким на основе эксперим. <результатов Л. В. Шубникова с соавторами по кривым намагничивания сверхпроводящихсплавов (1937) и данных Н. В. Заварицкого по критич. полям тонких сверхпроводящихплёнок. Для С. в. р. в магн. поле неустойчивость по отношению к образованиюзародышей сверхпроводящей фазы в нормальной возникает раньше, чем становитсявыгодным переход всего объёма образца в сверхпроводящее состояние. Приэтом граница раздела нормальной и сверхпроводящей фаз имеет отрицат. энергию, <в отличие от С. 1-го рода, где эта энергия положительна. В результате придостаточно большом магн. поле (выше Н _С1) С. в. р. разбиваетсяна большое кол-во чередующихся нормальных и сверхпроводящих областей, причёмнормальные области несут квантованное значение магн. потока (см. Квантованиемагнитного потока).

Микроскопич. параметром, характеризующим принадлежность сверхпроводникак 1-му или 2-му роду, является отношение глубины проникновения магн. поля к длине когерентности , называемое параметром Гинзбурга - Ландау (см. Гинзбурга - Ландау теория). Если ,то материал является С. в. р. Среди чистых металлов к С. в. р. относитсяNb. По мере введения примесей в С. в. р. материалы, являвшиеся С. 1-города в «чистом» состоянии, могут превращаться в С. в. р. Длина когерентностив сплавах ,где -длина когерентности «чистого» материала, а l- длина свободногопробега электронов в сплаве. Длина когерентности может стать значительно короче уже при не очень большой (~1%) концентрации примесей. Глубина проникновенияв сплавах (где - глубина проникновения для чистого материала), напротив, возрастает привведении примесей, поэтому для сплавов . Т. <о., практически все сплавы (и неупорядоченные плёнки) являются С. 2-города. К С. в. р. принадлежат также оксидные высокотемпературные сверхпроводники.

Теория С. в. р. основывается на идее А. А. Абрикосова (1957) о наличиив них квантованных вихрей, образующих двумерную решётку (см. Решёткавихрей Абрикосова). Такие вихри существуют в интервале Н _С1< Н< Н _С2 (смешанное состояние) и определяюттермодинамич. и транспортные свойства С. в. р., в т. ч. макс. электрич. <ток, к-рый может протекать по такому сверхпроводнику без сопротивления(критический ток). В присутствии электрич. тока на вихрь действует Лоренца сила. Если вихри не закреплены на дефектах или неоднородностяхматериала, то они приходят в движение, в результате чего индуцируется электрич. <поле и происходит диссипация энергии. В этом случае критич. ток равен нулю. <Если образец не находится во внеш. магн. поле, то критич. ток совпадаетс током, создающим на поверхности образца магн. поле, равное Я _С1,когда начинают образовываться вихри. Если же вихри закреплены на неоднородностяхматериала (п и н н и н г), то критич. ток определяется равенством силыЛоренца и силы пиннинга, удерживающей вихрь. Неоднородности материала можносоздавать искусственно, повышая тем самым критич. ток пиннинга. Материалыс большим критич. током пиннинга (до 10⁵ А/см ²) наз. <жёсткими сверхпроводниками. Такие материалы используются для изготовлениясильных сверхпроводящих магнитов.

Лит.: С а н Ж а м Д., С а р м а Г., Т о м а с Е., Сверхпроводимостьвторого рода, пер. с англ., М., 1970; Кемибелл А., И в е т с Д ж., Критическиетоки в сверхпроводниках, пер. с англ., М., 1975; Г о р ь к о в Л. П., Ко п н и н Н. Б., Движение вихрей и электросопротивление сверхпроводниковвторого рода в магнитном поле, «УФН», 1975, т. 116, в. 3, с. 413. Н. Б. <Копним.