Изучение влияния сверхпроводящего состояния на поверхностные физико-химические процессы и модифицирование сверхпроводящих свойств ВТСП-материалов с помощью органических соединений

• Автор: Макаршин, Лев Львович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 383 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.
Глава I.

Физикохимические свойства ВТСПматерналов

1.1 Кристаллическая структура купрат ов.

1.2 Структура поликристаллических образцов

1.2.1 Природа слабых связей.

1.2.2 Физические свойства джозефсоновской среды.

1.3 Структура и свойства реальной поверхности В ГСПматсриала.

1.3.1 Очистка поверхности.

1.3.2. Активные центры адсорбции на поверхности купратов

1.3.3. Поверхностные барьеры

1.4 Некоторые теоретические модели механизма сверхпроводимости
Глава И.
Влияние адсорбции и интеркаляцим простых веществ на свойства ВТСмагернала.
2.1 Влияние молекул газовой среды на сверхпроводящие свойства ВТСПматериалов
2.1.1. Влияние кислорода
2.1.2. Влияние водорода.
2.1.3. Влияние галогенов
2.1.4. Деградация ВТСПматериалов под действием СО2 и Н.
2.1.5. Влияние адсорбции Аг. Не и
2.2 Влияние адсорбции и интеркаляцим молекул органических соединений на сверхпроводящие свойства ВТС1 Iматериалов
2.2.1 Адсорбция молекул органических соединений.
2.2.2. Интеркаляция молекул органических соединений в кристаллитческую
структуру ВТС 1материала
2.3 Влияние сверхпроводящего состояния ВТСПматериала на электронное состояние адсорбированных молекул и на процессы адсорбции
2.4 Влияние внешнего магнитного поля на различные поверхностные физико
химические процессы.
2.4.1 Магнитокатализ ортопара конверсия водорода.
2.4.2 Адсорбция воды
2.4.3 Адсорбция
2.4.4 Влияние пара, ферро и ферримагнетизма на адсорбцию.
Глава III
Экспериментальные методы.
3.1 Синтез сверхпроводящих кунратов
3.1.1 Нитратный метод получения керамики УВагСтСЬх
3.1.2 Метод МРМО расплавзакалка для получения керамики УВазСизО.
3.1.3 Измерение качества синтезированных керамик УГъСи.Ютх.
3.1.4 Сепарация сверхпроводящего порошка.
3.2 Измерение критических параметров сверхпроводимости.
3.2.1 Измерение магнитной восприимчивости на переменном токе
3.2.2 Измерение статической магнитной восприимчивости методом Фарадея
3.2.3 Измерение намагниченности магнитометром с вибрирующей катушкой.
3.2.4 Резистивный метод измерения
3.3 Измерение адсорбционных свойств ВТСПматериалов
3.3.1 Экспериментальная адсорбционная установка
3.3.2 Схема проведения адсорбционного эксперимента.
3.3.3 Измерение удельной поверхности адсорбента
3.4 Заключение.
Глава IV.
Влияние сверхпроводящею сосгеяния адсорбента УВагСизО на поверхностные фнзикохнмическне процессы.
4.1 Влияние сверхпроводящего состояния адсорбента на скорость гетерогенной каталитической реакции ортопара конверсии водорода.
4.2 Влияние сверхпроводящего состояния керамики УВагСизСх на время жизни флуоресценции адсорбированного красителя РОРОР.
4.3 Влияние сверхпроводящего состояния адсорбента УВазСизО. на адсорбцию простых газов
4.3.1 Адсорбция аргона и кислорода на сверхпроводящих и несверхпроводящих адсорбентах состава УВагСизС.х
4.3.2 Адсорбция кислорода и азота на сверхпроводящем У СП адсорбенте
4.3.3 Влияние внешнего магнитного поля на адсорбцию кислорода
4.4 Влияние сверхпроводящего состояния керамики УВа2Сщ.х на характер столкновения молекул кислорода с сс поверхностью.
4.5 Низкотемпературная адсорбция СО на иттриевую керамику УВа2Си7.х.
4.6 Заключение.
Глава V
Влияние адсорбции парамагнитных соединений на критические параметры сверхпроводимости ВТСПматерналов
5.1 Влияние нитроксильного радикала ТЕМПО на транспортные свойства керамики УВагСизОтх.
5.1.1 Изменение проводимости межгранулярных промежутков после адсорбции радикала ТЕМПО.
5.1.2 Изменение сверхпроводящих свойств керамики УВа2Сиз7.х по данным магнитных измерений.
5.1.3 Влияние радикала на токонесущие свойства керамики по данным радиоспсктрометрических измерений
5.2 Влияние стабильного радикача ДФПГ на сверхпроводящие свойства висмутовой В ГСП керамики
5.3 Влияние низкотемпературной адсорбции кислорода на сверхпроводящие свойства ВТСПматериачов.
5.3.1 Низкотемпературная адсорбция кислорода на керамику УВа2СизС7.х.
5.3.2 Влияние низкотемпературной адсорбции газов 2, и Аг на сверхпроводимость гадолиниевой ВТСПпленки.
5.4. Заключение
Глава VI.
Модифицирование сверхпроводящих свойств керамики 7x с помощью химически акт ивных органических соединений
6.1 Модифицирование сверхпроводящих свойств ВТСП керамики органическими соединениями, обладающими восстановительными свойствами
6.1.1 Влияние адсорбированных молекул фенидона и гидрохинона на критические параметры сверхпроводимости керамики УВагСизСЬ.х
6.1.2 Особенности адсорбции гидрохинона и фенидона на керамику УВа2Сизх по данным спектроскопических и термогравиметрических измерений.
6.1.3 Влияние адсорбции фенидона на критические параметры сверхпроводимости керамики ВПРЪодЗгз.хСацхСизОг.
6.1.4 Особенности адсорбции фенидона на висмутовую ВТСП керамику по
данным спектроскопических и термомогравиметрических измерений
6.2 Модифицирование сверхпроводящих свойств керамики УВа2Сиз.х. органическими соединениями, обладающими электоронноакцепторными
свойствами.
6.2.1 Влияние адсорбции нитробензола и дихлорбензола на критические
параметры сверхпроводимости керамики УВагСизО
6.3 Заключение.
Приложение к Главе VI
ВЫ ВОДЫ
Литература


Важная роль поверхностных подповерхностных барьеров наглядно показана в работе , где наблюдали явное снижение температуры, при которой начинается вхождение кислорода в керамику, после мягкой обработки ее водородом. Воспроизводимость эффекта при циклировании гидрированиеокисление дает основание предположить, что поверхностный барьер, на который воздействует водород, является свойством материала, а не обусловлен примесями или механическими повреждениями. Судя но имеющимся публикациям, сам факт вхождения кислорода в УВа2Сизх керамику или пленку при температурах ниже 0К не вызывает сомнений . Вхождение кислорода при температурах порядка 0К наблюдают после активации поверхности, например, после термовакуумной обработки , контакта с плазмой или обработки водородом. В случае водородной обработки эффект активации сохраняется длительное время. Этот факт, а также активирующая роль термовакуумной обработки позволяет предположить, что главным является активация твердой фазы, а не кислорода. Результаты изучения кинетики вхождения кислорода после водородной обработки показали, что область температур вблизи 0К является критической в отношении реакции с водородом. Ниже этой температуры происходит только извлечение кислорода путем образования паров воды, а выше включается второй процесс внедрение водорода, повидимому, с образованием гидроксидных ионов. Скачок скорости внедрения водорода составляет не менее трехчетырех порядков. Для объяснения этого факта привлекается эффект а нти ферромагнитного упорядочения в приповерхностных слоях. Действительно, при водородной обработке поверхностный или приповерхностный слой сильно обедняется по кислороду, а по литературным данным температура антиферромагнитного упорядочения для составов УВа2Сизх с х около 1,0 приходится на область 0 К . Переход через эту температуру можно рассматривать как выключение поверхностного барьера. Некоторые теоретические модели механизма сверхпроводимости. Почти сразу после открытия сверхпроводимости в г. Теория электронфононного механизма сверхпроводимости микротеория для холодных сверхпроводников была построена в г. Бардиным, Купером и Шриффером БКШ Однако, в области макрофизики, имеющей дело с макроскопическими объектами телами лучше оперировать с конкретными термодинамическими и электродинамическими функциями. Для этого случая была построенная макроскопическая теория Гинзбурга и Ландау ГЛ, которая достаточно хорошо описывала свойства сверхпроводников . Сверхпроводимость появляется вследствие притяжения между электронами, находящимися вблизи поверхности Ферми, что ведет к неустойчивости обычного фсрмисвского распределения электронов по энергиям, к образованию пар и щели в спектре квазичастиц. Одним из взаимодействий, приводящих к притяжению электронов, может являться элекгронфононное. Но очевидно, что сверхпроводимость может иметь место и при ином механизме притяжения. Тс схр1 Я,
где параметр X характеризует силу притяжения между электронами квазичастицами, независимо от ее природы, вблизи поверхности Ферми в полосе энергий с шириной порядка кв0. Иногда X записывают в виде X К0У и используют для описания ряда сверхпроводников со слабой связью, когда X 1, где 0 плотность состояний на поверхности Ферми в нормальном состоянии и V некоторый средний матричный элемент энергии взаимодействия, отвечающий за притяжение. Идея спаривания электронов для объяснения сверхпроводимости была развита Шафротом 6,. Данная модель оперировала с идеальным бозегазом, предполагая, что спаренные электроны пары не взаимодействуют между собой и являются локализованными. Размер пары 4о должен быть меньше или, в крайнем случае, порядка расстояния между парами б п. Основным отличием модели Шафроса от модели БКШ состоит в том, что она оперирует индивидуальными парами, которые начинают конденсироваться при температуре Т Тс, а вполне реальные пары, не говоря о флуктуационных, могут существовать и при Т Тс. Модель БКШ типичная теория среднего поля, в которой индивидуальные пары отсутствуют, а рассматривается некое единое когерентное состояние электронного газа. Дальнейшим развитием теории БКШ стало обобщение се на случай промежуточной и сильной связи, когда X 1 8.