موضوع مقاله: اکسید مس کلسیم بیسموت استرانسیوم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اکسید مس کلسیم بیسموت استرانسیوم | مقدمه: BSCCO اولین ابررسانای دمای بالا بود که حاوی عنصر خاکی کمیاب نبوده و به عنوان یک دسته کلی مواد کشف شد. | ## بخش 1: اکسید مس کلسیم بیسموت استرانسیوم | ابررسانای کاپرات، دسته مهمی از ابررساناهای با درجه حرارت بالا که دارای یک ساختار لایه ای دو بعدی (پروسکیت) هستند (به شکل سلول واحد بیسکو مراجعه کنید) با ابررسانایی که در یک صفحه اکسید مس اتفاق می‌افتد. به‌طور کلی، دمای بحرانی آنها که در آن ابررسانا می‌شوند برای چند عضو اول افزایش می‌یابد و سپس کاهش می‌یابد؛ بنابراین Bi-2201 دارای T c ≈ ۳۳ است، Bi-2212 دارای T c ≈ ۹۶ است، Bi-2223 دارای T c ≈ ۱۰۸ است K و Bi-2234 دارای T c ≈ ۱۰۴ است (دماهای نوشته شده به کلوین می‌باشد). تمام HTSها دارای طول انسجام بسیار کوتاهی هستند، این طول در مرتبهٔ ۱٫۶نانومتر است. این بدان معنی است که دانه‌های موجود در سیم پلی کریستالی باید در تماس بسیار خوبی با یکدیگر باشند - باید از نظر اتمی صاف و یکدست باشند. به علاوه، از آنجا که ابررسانایی فقط در صفحات اکسیژن مس وجود دارد، دانه‌ها باید به صورت کریستالوگرافی تراز شوند؛ بنابراین BSCCO گزینهٔ خوبی است زیرا دانه‌های آن را می‌توان هم با فرآوری مذاب و هم با تغییر شکل مکانیکی تراز کرد. لایهٔ دوگانه اکسید بیسموت فقط توسط نیروهای وان در والس ضعیف به یکدیگر متصل هستند؛ بنابراین مانند گرافیت یا میکا، تغییر شکل باعث لغزش در این صفحات BiO می‌شود و دانه‌ها تمایل به تغییر شکل به صفحات تراز شده دارند. بعلاوه، از آنجا که BSCCO با n برابر ۱و ۲ و ۳ وجود دارد، اینها به‌طور طبیعی مرزهای دانه کم زاویه را در خود جای داده‌اند، بنابراین در واقع از نظر اتمی صاف باقی می‌مانند. به‌طور معمول، پودرهای پیش ساز درون لوله ایی از جنس نقره قرار می‌گیرند و سپس از قطر آن خارج می‌شوند بعد از آن این لوله‌های متعدد خارج از قطر لوله نقره ایی دوباره در یک لوله نقره ای بسته‌بندی می‌شوند و مجدداً از قطر خارج می‌شوند، سپس اندازه بیشتری به پایین کشیده می‌شوند و در یک نوار صاف می‌غلتند. سپس نوارها در دمای بالا واکنش داده تا نوار هدایت چند لایه Bi-2223 متراکم و کریستالوگرافی شده را تشکیل دهد؛ مطابق سیمهای سیم پیچ‌ها در ترانسفورماتورها، آهن‌رباها، موتورها و ژنراتورها. | ## بخش 2: اکسید مس کلسیم بیسموت استرانسیوم | نوارهای معمولی ۴ میلی‌متر عرض و ۰٫۲ میلی‌متر ضخامت دارند و جریان ۲۰۰ آمپر را از خود در دمای ۷۷ درجه کلوین عبور می‌دهد، تراکم جریان بحرانی در رشته‌های 5kA / mm 2 Bi-۲۲۲۳ می‌باشد و این مقدار با کاهش دما به‌طور قابل توجهی افزایش می‌یابد به طوری که بسیاری از برنامه‌ها در ۳۰–۳۵ درجهٔ کلوین اجرا می‌شوند، حتی اگر T c 108درجهٔ کلوین باشد. برنامه‌های کاربردی انتقال قدرت الکتریکی: هادی‌های 1G ساخته شده از نوارهای چند لایه Bi-2223. دستهٔ n = ۳ ناپایدار بود و تا حدود یک ماه بعد توسط تالون و همکارانش در یک آزمایشگاه تحقیقات دولتی در نیوزیلند کشف و بررسی شد. یک پیشرفت اولیه مهم جایگزینی حدود ۱۵٪ از Bi با سرب بود که سرعت شکل‌گیری و کیفیت Bi-2223 را بهبود می‌داد. دیگر اعضای خانواده BSCCO ساختارهای بسیار مشابه هستند: ۲٬۲۰۱ یکی کمتر مس 2 در بالا و نیمه پایین و هیچ لایه کلسیم، در حالی که ۲۲۲۳ دارای مس 2 و Ca لایه اضافی در هر نیمه. خواص برای اینکه BSCCO بتواند ابررسانا شود، باید توسط مقدار زیادی اتم اکسیژن (x در فرمول) بمباران شود. همان‌طور که در تمام ابررساناهای دمای بالا (HTS) T c حساس به درجهٔ دوپینگ است: T c حداکثر برای Bi-2212(همان‌طور که برای اکثر HTSها است) هنگامی ایجاد می‌شود که حدود ۰٫۱۶ سوراخ در هر اتم مس به وجود داشته باشد. این موضوع کاملاً شناخته شده نیست، اگرچه یک اثر ثانویه ایی که وجود دارد این است که فشار باعث افزایش دوپینگ می‌شود. Bi-2223 از این جهت ساختار پیچیده ایی دارد چون دارای سه صفحهٔ متمایز اکسیژن-مس است. | ## بخش 3: اکسید مس کلسیم بیسموت استرانسیوم | دو لایه بیرونی مس و اکسیژن معمولاً به دوپینگ مطلوب نزدیک هستند، در حالی که لایه‌های باقیماندهٔ داخلی به‌طور قابل توجهی از حد دوپینگ مطلوب فاصله دارند؛ بنابراین استفاده از فشار در Bi-2223 سبب می‌شود T افزایش یابد و به دمای حداکثر ۱۲۳ درجهٔ کلوین نزدیک شود، بهینه‌سازی دو صفحه خارجی نیز می‌تواند در افزایش تأثیر گذار باشد. پس از یک کاهش طولانی، T c پس از آن دوباره افزایش می‌یابد و به دمای ۱۴۰ درجهٔ کلوین نزدیک می‌شود به دلیل بهینه‌سازی صفحه داخلی؛ بنابراین یک چالش اساسی است که چگونه همه لایه‌های اکسیژن مس به‌طور همزمان بهینه‌سازی شود. میدان بحرانی بالا H c2 در نمونه‌های پلی کریستالی Bi-2212 در 4.2 K اندازه‌گیری شده‌است به عنوان مثال ۲۰۰ ± 25 (cf ۱۶۸ ± 26 T برای نمونه‌های پلی کریستالی YBCO). در عمل، HTSها توسط میدان برگشت‌ناپذیری H *، که بالای آن گردابهای مغناطیسی ذوب یا جدا می‌شوند، محدود می‌شوند. حتی اگر BSCCO از میدان بحرانی بالاتری نسبت به YBCO داشته باشد، H * بسیار کمتری دارد (به‌طور معمول با ضریب کمتر از 100) بنابراین کاربرد آنها فقط به ساخت آهن‌رباهای میدان بالا محدود می‌شود. پتانسیل تراشه‌های منطقی ابررسانا برای ساخت تراشه‌های ابررسانا، پیشنهاد شد که به دلیل پیشرفت در تکنولوژی لیزر آبی به خصوص لیزرهای ابی با دقت ۴۴۵، ۴۵۰ و ۴۰۵ نانومتر در حالت تک دیود، ممکن است به‌طور انتخابی اتم‌های Sr را در Bi-2223 برهنه کنید تا ترجیحاً مواد با Tc بالا طراحی شوند که برای استفاده در تراشه‌های رایانه مفید است. در این صورت، ساخت و تولید این موارد به صورت انبوه می‌تواند بسیار ساده باشد به عنوان مثال سطح گلوله عایق Mott با BSCCO از طریق MOVCD اصلاح شده و سپس لیزر تحت اکسیژن در شرایط بسیار خاص از میدان‌های الکترواستاتیک، دما و طول موج و با ترازبندی قطبش تا مرز دانه‌ها، آنیل می‌شود. اگر از نوع ۲۲۲۳ استفاده شود، Tc ممکن است به میزان قابل توجهی افزایش یابد و بنابراین از این مواد می‌شود در یک سنسور کوانتومی، اسکوئد و سایر برنامه‌های کاربردی دیگر که به این پارامترها نیاز دارد، استفاده کرد. این ایده در توییتر پیشنهاد شده‌است و مقاله ای با اطلاعات بیشتر در این باره در حال تألیف است و بحث‌های بیشتر در این باره در 4HV.org در حال انجام است. | ## جمع‌بندی | ایده اصلی از تک اتم استرانسیوم درخشان نشسته بین خلأ صفحات الکترواستاتیک الهام گرفته شده‌است که اتفاقاً دانشجوی دکترای جایزه ایی را به دلیل تلاش بر روی این ایده از آن خود کرده‌است.