GVHD: thầy Lê Văn Hoàng Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn, các vật liệu siêu dẫn Trang 1 và những ứng dụng trong khoa học đời - sống LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta đã biết điện trở suất củ
Trang 1GVHD: thầy Lê Văn Hoàng
Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn, các vật liệu siêu dẫn Trang 1
và những ứng dụng trong khoa học đời - sống
LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Chúng ta đã biết điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ, khi nhiệt độ giảm đều thì điện trở của kim loại giảm cũng giảm đều.Tuy nhiên không phải đa số các vật liệu đều có tính chất này
Một đặc tính kỳ diệu của một số vật liệu là dưới một nhiệt độ nhất định (tùy theo từng chất) điện trở suất của vật liệu bằng không, độ dẫn điện trở nên vô cùng Đó là hiện tượng siêu dẫn Hiện tượng lý thú này được phát hiện lần đầu tiên ở thủy ngân cách đây gần một thế kỷ (năm 1911) ở vùng nhiệt độ gần không độ tuyệt đối (≤ 4,2 K) Sau này, tính chất siêu dẫn đã được tìm thấy ở hàng loạt kim loại, hợp kim và hợp chất Ngoài đặc tính siêu dẫn, người ta còn phát hiện thấy, với chất siêu dẫn từ trường bên trong nó luôn luôn bằng không và hiện tượng xuyên ngầm lượng tử…
Mãi hơn 40 năm sau, hiện tượng kỳ lạ của chất siêu dẫn đã được lý giải bằng lý thuyết
vi mô Theo đó, khác với các chất dẫn điện thông thường, ở trạng thái siêu dẫn, hiện tượng dẫn điện là do các cặp điện tử kết hợp với nhau và khi chuyển động tạo nên dòng điện, các cặp không
bị mất mát năng lượng và điện trở suất bằng không
Với các đặc tính nêu trên, các chất siêu dẫn đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực điện, điện tử…Các thiết bị có độ nhạy, độ tin cậy cực cao đã được chế tạo Một ví dụ: thiết bị chụp ảnh cộng hưởng từ dùng trong các bệnh viện để chuẩn đoán chính xác bệnh tật trong con người không thể không sử dụng cuộn dây tạo từ trường bằng dây siêu dẫn
Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao được phát hiện cách đây hơn 20 năm đã mở ra triển vọng to lớn trong việc nghiên cứu, ứng dụng các chất siêu dẫn Để sử dụng các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, chỉ cần dùng tới nitơ lỏng (nhiệt độ sôi là 77 K hay -196oC) với giá thành hạ hơn hàng trăm lần
so với dùng chất siêu dẫn thông thường
Chất siêu dẫn có một số đặc tính gần gũi với kỹ thuật nghe nhìn công nghệ cao, bởi vì chúng không có điện trở Về nguyên tắc, khi dòng điện bắt đầu chạy trong một vòng siêu dẫn, gần như nó có thể chạy mãi Cùng kích thước, chất siêu dẫn mang một lượng điện lớn hơn dây điện và dây cáp tiêu chuẩn Vì vậy, thành phần siêu dẫn có thể nhỏ hơn nhiều so với các chất khác hiện nay Và điều quan trọng là chất siêu dẫn không biến điện năng thành nhiệt năng Điều này đồng nghĩa với việc một máy phát hoặc chip máy tính siêu dẫn có thể hoạt động hiệu quả hơn nhiều so với hiện nay
Trang 2GVHD: thầy Lê Văn Hoàng
Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn, các vật liệu siêu dẫn Trang 2
và những ứng dụng trong khoa học đời - sống
Các khả năng ứng dụng tiềm tàng của các chất siêu dẫn là hết sức rộng rãi và quan trọng, đến mức nhiều nhà khoa học đã cho rằng, việc phát minh ra chất siêu dẫn có thể so sánh với việc phát minh ra năng lượng nguyên tử, việc chế tạo ra các dụng cụ bán dẫn;thậm chí một số nhà khoa học còn so sánh vơi việc phát minh ra điện.Các vật liệu siêu dẫn sẽ đưa đến sự thay đổi lớn lao về kĩ thuật,công nghệ và có thể cả trong kinh tế và đời sống xã hội
Các vấn đề về hiện tượng siêu dẫn luôn là vấn đề nóng hổi mà giới khoa học quan tâm Hơn hai mươi năm qua, các nhà vật lý vẫn không thể lý giải một cách chính xác hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao tại sao dường như chỉ xảy ra ở nhóm đặc biệt các hợp chất hầu như chỉ dựa trên đồng (Cu) và xảy ra như thế nào Và mới đây, các nhà khoa học ở Nhật Bản đã khám phá ra một loại chất siêu dẫn nhiệt độ cao hoàn toàn mới dựa trên sắt mà có thể cho phép các nhà vật lý những cách thức mới để có thể tìm hiểu một cách dễ dàng hơn về hiện tượng này – và làm sáng
tỏ những điểm quan trọng về hiện tượng đầy bí ẩn trong vật lý chất rắn này
Chúng ta thấy rằng hiện tượng siêu dẫn đã mang đến cho khoa học và đời sống những ứng dụng hết sức rộng rãi và to lớn Ngày nay khoa học kĩ thuật đã và đang đang phát triển đòi hỏi các nhà khoa học phải vận dụng và khai thác tối đa các ứng dụng của chất siêu dẫn để phục
vụ cho con người trong mọi lĩnh vực Qua đó có thể thấy các ứng dụng của chất siêu dẫn không còn xa lạ gì với con người nữa Hiện tượng siêu dẫn đã mang đến một sức hút kì lạ cho những ai biết đến và mong muốn khám phá nó bởi những ứng dụng hết sức rộng rãi và kì diệu Và đó cũng
là một trong những lí do để nhóm quyết định chọn đề tài “Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn, vật liệu siêu dẫn và những ứng dụng trong khoa học - đời sống” với mong muốn được nâng cao
hiểu biết của mình về vấn đề này, nhanh chóng tiếp cận với những kiến thức và những ứng dụng mới lạ của hiện tượng siêu dẫn Hy vọng đề tài sẽ là một tư liệu bổ ích cho các bạn sinh viên có mong muốn tìm hiểu thêm về hiện tượng siêu dẫn
Nhóm sinh viên thực hiện