O’ta o’tkazuvchanlik

O‘ta o‘tkazuvchanlik o‘zga olimlar talqinida
Uy haroratiga yaqin haroratda o’ta o’tkazuvchan holatda bo’ladigan materiallar yaratilganda edi, energiyani simlar orqali isrofsiz uzatishdek juda muhim texnik muammo hal etilgan bo’lar edi. Hozirgi vaqtda fiziklar bu muammoni hal etish ustida ishlamoqdalar. O’ta o’tkazuvchanlik hodisasining sabablarini faqat kvant nazariya asosida izohlash mumkin. Bu izohni 1957 yilga kelibgina amerika olimlaridan J . B a r d i n , L. Kuper, J. Shriffer va sovet olimi akademik N. N. Bogolyubov berdilar.
1986 yilda yuksak haroratli o’ta o’tkazuvchanlik hodisasi kashf etildi. Lantan, bariy va boshqa elementlarning (sopollarning) o’ta o’tkazuvchanlik holatiga o’tish harorati 100 K ga yaqin bo’lgan murakkab oksidli birikmalari olindi. Bu harorat atmosfera bosimida suyuq azotning qaynash haroratidan yuqoridir.
Y uksak haroratli o’ta o’tkazuvchanlik yaqin kelajakda butun elektrotexnika, radiotexnika, EHM larni konstruksiya qilishda muqarrar texnik revolyutsiyaga olib keladi. Hozir bu sohadagi rivojlanishni o’tkazgichlarni qimmatbaho gaz bo’lmish geliyning qaynash haroratiga qadar sovitish zarurati tutib turibdi.
Umid qilish mumkinki, uy harorati sharoitida ishlaydigan o’ta o’tkazgichlar yaratishga muvaffaq bo’lamiz. Generatorlar va elektr dvigatellar juda ixchamlashadi (bir necha marta kichiklashadi) va tejamli bo’ladi. Elektr energiyani har qanday masofaga isrofsiz uzatish va soddagina qurilmalar yordamida jamg’arish mumkin bo’ladi.
Ko’pgina metall va qotishmalar 25 K dan past haroratlarda o’z qarshiligini butunlay yo’qotib, o’ta o’tkazgichga aylanib qoladi.
Y aqindagina yuksak haroratli o’ta o’tkazuvchanlik hodisasi kashf etildi.
Juda past temperaturalarda (~ 0,5 -8 K) ayrim metall va qotishmalarning elektr qarshiliklari juda pasayib ketadi, hatto qarshilik tamomila yo’qoladi. Bu hodisa olimlar tomonidan chuqur o’rganilib, keyingi vaqtlarda qo’rg’oshin, rux, qalay, alyuminiy va boshqa 29 metallda kuzatildi. 3-rasmda titan va qo’rg’oshin past temperaturada solishtirma qarshilik nolga teng bo’lib qolishini tajribada olingan grafigi keltirilgan.
Elektr o’tkazishning elektron nazariyasiga asosan ideal kristall panjarada elektron qarshiliksiz harakat qiladi, ya`ni qarshilik bo’ladi.
Kristall panjaraning muntazamligi, sofligi o’ta o’tkazuvchanlik protsessiga ancha ta`sir ko’rsatadi. Masalan, 8.5-rasmda monokristall qalay (1), polikristall qalay (2), aralashmasi bo’lgan polikristall qalay (3) uchun nisbiy solishtirma qarshiliklarning temperaturaga bog’liqlik grafiklari keltirilgan.
O’ta o’tkazuvchi materiallar ma`lum kritik T<sub>kr</sub> temperaturaga ega. Ana shu kritik temperaturadan pastroq temperaturada o’ta o’tkazuvchanlik hodisasi kuzatiladi. Shu kungacha ma`lum bo’lgan 29 o’ta o’tkazuvchan materiallar uchun kritik temperatura ma`lum. Masalan, alyuminiy uchun - 1,2 K. berilliy uchun - 8 K, indiy uchun - 3,4 K, qalay uchun - 3,73 K va h.k, Amerika fizigi Matias o’ta o’tkazuvchan materiallarning xususiyatlarini o’rganib, ko’proq quyidagi metallar o’ta o’tkazuvchanlikka moyil ekani, degan xulosaga keldi:
1) agar ularning valent elektronlari 2 tadan 8 tagacha bo’lsa, qotishmalar uchun valent elektronlari 3, 5, 7 bo’lishi kerak;
2) agar valent elektronlar soni bir xil bo’lsa, o’ta o’tkazuvchanlik metall kristall panjarasining tipiga bog’liq;
3) atomlar massasi kamaygan sari, T<sub>lk</sub> kamayib boradi.
O’ta o’tkazuvchanlik hodisasini tashqi fizik faktorlar: mexanik bosim, elektr va magnit maydonlariga va boshqa ta`sirlarga bog’liqligi ham o’rganilgan.
Bundan tashqari metallar o’ta o’tkazuvchanlik holatiga o’tsa, ularning fizik xossalari ham o’zgaradi (masalan, issiqlik o’tkazish koeffitsiyenti va h.k.). <3
O’ta o’tkazuvchanlik effektini tushuntirish nazariyasi bilan sovet olimlari L. D. Landau, N. N. Bogolyubov, chet el olimi D. Bardin va L. Kuperlar shug’ullandilar. O’ta o’tkazuvchanlik holatida elektronlar «juft» lashib qoladilar, ya`ni bir-birlari bilan fononlar (kristall panjara tebranish kvanti) almashuvi natijasida juda kichik kuch bilan o’zaro tortishadi. Bu elektron «juftlari» Kuper elektron juftlari deb ataladi. Buning natijasida elektronlar kristall panjarada «o’ta oquvchan» holatiga _keladi.
^{Fizikada «o’ta oquvchan» holati bilan «o’ta o’tkazish» ho}lati orasida chuqur o’xshashlik mavjud bo’lib, elektronlar past temperaturalarda ayrim metallarda qarshiliksiz harakat qiladi. «O’ta oquvchan» holati suyultirilgan geliy elementida kuzatilib, geliy molekulalari orasida yopishqoqlik umuman kuzatilmaydi va kapillyar naychalardan umuman ishqalanishsiz oqadi.