Davila Macías Francisco Javier Domínguez Castillo Karla Morales Toledo Erik Guillermo
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Cerámicos
El termino cerámica procede del griego
keramos, que significa materia
quemada.
Características de los cerámicos
Resistencia térmica.
Dureza.
Elevada resistividad eléctrica.
Superconductividad
La superconductividad es un fenómeno que denota el
estado en el cual la resistencia eléctrica de
ciertos materiales de forma repentina disminuye hasta llegar a un valor muy
cercano a cero. La
temperatura por debajo de la cual la resistencia eléctrica de un material se aproxima a cero se denomina
temperatura critica (Tc).
Fechas Importantes
1911 : descubrimiento de resistencia cero en mercurio a 4.2 K (Kamerlingh onnes)
1933 : los superconductores son , por debajo de cierto valor de campo magnético aplicado , diamagnéticos perfectos (meissner , ochsenfeld)
1957.- John Bardeen, Leon Cooper y Robert Schrieffer (P. Nobel) ⇒Teoría “estructura microscópica” de la superconductividad
1986.- Bednorz&Müller (P. Nobel)
descubrimiento de los superconductores
(óxidos metal.)de alta temperatura Hg → Hg (resistencia nula, sin pérdida de energía) 4.2K
Ba-La-Cu-O (TC ≅30K)
Dependiendo de cómo pasan del estado superconductor al normal al aplicar un campo magnético bext > bc existen dos tipos de superconductores
Teoría microscópica de la superconductividad
Podemos dividir los materiales semiconductores conocidos en tres grandes grupos
· Elementos: alrededor de 25 metales presentan esta propiedad.
los metales sencillos de electrones casi-libres (metales nobles, metales alcalinos) no se vuelven superconductores mientras que elementos de casi todas las estructuras cristalinas pueden ser superconductores
Consideremos primeramente un electrón que viaja a través de la red cristalina, como se muestra en la figura 10. Este electrón va tirando de cada ion positivo a su paso, generando una onda de perturbación en la red. Ahora veamos con más detalle a un electrón dentro de la red cristalina (figura 10). Este electrón moverá hacia él a los iones vecinos creando, localmente, un aumento en la densidad de carga positiva, de manera tal que otro electrón que pase por la vecindad de esta región podrá ser atraído por el desbalance de carga positiva existente. Tendremos así que la interacción efectiva entre los dos electrones es de atracción, por la mediación de la red. Podemos pensar que la interacción electrón-fonón-electrón puede ser responsable de una interacción de atracción entre dos, electrones.
Figura 10. Electrón que, al viajar, puede atraer a otro electrón por medio de la red de iones con lo cual puede dar lugar a un par de Cooper.
Efecto Electrón – fonon - Electrón
Pares de Cooper
Si se tienen 2 electrones que interaccionan , y esta interacción es neta
(negativa) aunque sea lo mas pequeña posible el mar de fermi de los
electrones es inestable produciendo un estado
ligado con momentos k y espines opuestos.
Los hechos experimentales que permiten entender la superconductividad son :
La masa de los iones que juegan un papel
fundamental (efecto isotópico)
Un metal en estado
superconductor : es necesario comunicar cierta energía (valor de la zanja) para mantenerlos en estado excitado .
LIMITACIONES DE LA SUPERCONDUCTIVIDAD
• Se necesita utilizar He liquido (gas escaso y por ello caro)
• No traspasar las Tc , así como los campos magnéticos críticos
• Un superconductor optimo es aquel que presenta
simultáneamente Tc , Hc , Jc lo mas grande posible y no siempre sucede.
Cerámicos superconductores
Casi todos los
superconductores poseen estructuras del tipo
Perovskita.
El LiTi2O4 presenta
estructura de espinela y posee una temperatura critica de 13 K
Temperaturas criticas
desde los 30 K hasta los 90 K.
Fig. 2 Structures of superconducting compounds.
(a) Perovskite structure. (b) YBaCuO structure.
(c) Common features of high-temperature cuprate superconductors
El compuesto CaLaBaCu3 O7-δ , es un superconductor con temperatura crítica de
~ 80K; tiene una estructura similar al Y-123 ortorrómbica. Este compuesto ha sido estudiado en trabajos similares relacionados a la preparación del compuesto, tanto puro como dopado, con elementos como el Co, Ni , Ga;
oxianiones como (PO4)3– y el (BO3)3– sustituidos en las posiciones del Cu, preparado por el método de reacción al estado sólido (RES)2, en
condiciones normales de presión y temperatura.
Un ejemplo…
La síntesis del compuesto superconductor se realizó mediante soluciones
portadoras de los metales a partir de acetatos y luego por reacción química con ácido oxálico se obtendrá el precursor base de oxalato, para finalmente ser calcinado y sinterizado hasta la obtención del óxido superconductor. La
caracterización se llevó a cabo a través de la técnica de Difracción de Rayos X, para verificar la presencia de la fase superconductora y del grado de
cristalinidad y luego se determinó la temperatura crítica de superconductividad (Tc) mediante la medida de magnetización con el equipo SQUID.
Síntesis
Aplicaciones
Ordenadores basados en el efecto Josephson (proyecto abandonado por la IBM)
Instrumentos y detectores (SQUID , QUITERON)
Obtención de magnéticos intensos con aplicaciones (físicas de altas energías, fusión , tomografías de resonancia magnética nuclear)
•Línea de transmisión de corriente eléctrica
•Apantallamiento magnético
•Interconexiones entre elementos en microelectrónica convencional
bibliografía
Solid State Chemistry and its applications:
Anthony R. West, ed. Wiley, (1990)
“Solid State Chemistry: An introduction”, L.
Smart and E. Moore. 1992 (Cap. 8)
“Superconductividad”, M.A. Alario, J.L. Vicent.
Ed. Eudema Universidad Española, 1991
http://www.salonhogar.com/ciencias/fisica/s upercoductividad/intro.htm
