उच्च-तापमान अतिचालकता को अपरंपरागत क्यों माना जाता है?

क्यूप्रेट्स उन तापमानों से कहीं अधिक ऊपर अतिचालकता प्रदर्शित करते हैं जिनकी BCS फोनन युग्मन द्वारा अनुमति मानी जाती थी, वे अच्छे धातुओं के बजाय इन्सुलेटिंग चुंबकीय मूल से उत्पन्न होते हैं, और उनमें s-तरंग के बजाय d-तरंग युग्मन होता है, इसलिए उनका तंत्र पारंपरिक जाली-कंपन वाले के बजाय इलेक्ट्रॉनिक प्रतीत होता है।

क्या उच्च-तापमान अतिचालकता का तंत्र हल हो गया है?

नहीं। भारी प्रयासों के बावजूद क्यूप्रेट्स का युग्मन तंत्र अनसुलझा है; इसे संघनित पदार्थ भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण खुली समस्याओं में से एक माना जाता है।

उच्च-तापमान अतिचालक

तरल नाइट्रोजन के क्वथनांक से ऊपर कॉपर-ऑक्साइड सिरेमिक में अतिचालकता की खोज ने अपेक्षाओं को उलट दिया और एक अपरंपरागत युग्मन तंत्र का खुलासा किया जिसे BCS सिद्धांत स्पष्ट नहीं करता है।

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Definition

उच्च-तापमान अतिचालक ऐसी सामग्रियां हैं, मुख्य रूप से कॉपर-ऑक्साइड (क्यूप्रेट) सिरेमिक, जो पारंपरिक सीमा से कहीं अधिक तापमान पर अतिचालकता प्रदर्शित करती हैं; वे प्रतिलौहचुंबकीय मॉट इंसुलेटरों के डोपिंग से उत्पन्न होते हैं, d-तरंग युग्मन प्रदर्शित करते हैं, और माना जाता है कि वे एक इलेक्ट्रॉनिक, न कि साधारण फोनन, तंत्र द्वारा संचालित होते हैं जो अभी भी अस्पष्ट है।

Scope

यह विषय क्यूप्रेट और संबंधित उच्च-तापमान अतिचालकों को शामिल करता है: उनकी स्तरित कॉपर-ऑक्साइड संरचना, प्रतिलौहचुंबकीय मॉट-इंसुलेटिंग मूल यौगिक, स्यूडो-गैप और अतिचालक डोम सहित डोपिंग के साथ प्रावस्था आरेख, d-तरंग युग्मन समरूपता, और युग्मन तंत्र की केंद्रीय अनसुलझी समस्या। यह लौह-आधारित अतिचालकों और उच्च-दबाव हाइड्राइडों पर भी प्रकाश डालता है। यह इन अपरंपरागत अतिचालकों की तुलना संबंधित विषयों के पारंपरिक BCS चित्र से करता है।

Core questions

कौन सी संरचनात्मक और इलेक्ट्रॉनिक विशेषताएं क्यूप्रेट अतिचालकों को पारंपरिक धातुओं से अलग करती हैं?
एक प्रतिलौहचुंबकीय मॉट इंसुलेटर को डोप करने से अतिचालक अवस्था कैसे उत्पन्न होती है?
स्यूडो-गैप क्या है, और प्रावस्था आरेख क्यूप्रेट्स को कैसे व्यवस्थित करता है?
पारंपरिक BCS सिद्धांत उच्च-तापमान अतिचालकता को समझाने में क्यों विफल रहता है?

Key concepts

क्यूप्रेट कॉपर-ऑक्साइड परतें
डोप किए गए प्रतिलौहचुंबकीय मॉट इंसुलेटर मूल
प्रावस्था आरेख, स्यूडो-गैप, और अतिचालक डोम
d-तरंग युग्मन समरूपता
लौह-आधारित और हाइड्राइड अतिचालक

Clinical relevance

उच्च-तापमान अतिचालक सस्ते तरल-नाइट्रोजन शीतलन के साथ काम कर सकते हैं, जिससे बिजली केबल, दोष-वर्तमान सीमक और उच्च-क्षेत्र चुंबक संभव हो पाते हैं; उनके तंत्र को समझना भी भौतिकी में सबसे गहरी खुली समस्याओं में से एक है, जो दृढ़ता से सहसंबद्ध इलेक्ट्रॉनों के सिद्धांत के लिए केंद्रीय है।

History

बेडनोरज़ और म्यूलर ने 1986 में लैंथेनम क्यूप्रेट में लगभग 35 K पर अतिचालकता की खोज की, अगले वर्ष नोबेल पुरस्कार जीता; 1987 में YBa2Cu3O7 की खोज, जिसका संक्रमण तापमान 93 K था, जो तरल-नाइट्रोजन तापमान से ऊपर था, ने अनुसंधान में एक विस्फोट को ट्रिगर किया जो आज भी जारी है।

Debates

क्यूप्रेट्स का युग्मन तंत्र: उनकी खोज के दशकों बाद भी, उच्च-तापमान अतिचालकों में इलेक्ट्रॉनों को क्या बांधता है, इस पर कोई सहमति नहीं है; स्पिन-फ्लक्चुएशन, अनुनाद-संयोजकता-बंध, और अन्य दृढ़ता से सहसंबद्ध इलेक्ट्रॉनिक परिदृश्य प्रतिस्पर्धा करते हैं, और स्यूडो-गैप की भूमिका अभी भी विवादित है।

Key figures

Johannes Georg Bednorz
Karl Alexander Müller
Philip Warren Anderson

Seminal works

bednorz1986
wu1987

Frequently asked questions

उच्च-तापमान अतिचालकता को अपरंपरागत क्यों माना जाता है?: क्यूप्रेट्स उन तापमानों से कहीं अधिक ऊपर अतिचालकता प्रदर्शित करते हैं जिनकी BCS फोनन युग्मन द्वारा अनुमति मानी जाती थी, वे अच्छे धातुओं के बजाय इन्सुलेटिंग चुंबकीय मूल से उत्पन्न होते हैं, और उनमें s-तरंग के बजाय d-तरंग युग्मन होता है, इसलिए उनका तंत्र पारंपरिक जाली-कंपन वाले के बजाय इलेक्ट्रॉनिक प्रतीत होता है।
क्या उच्च-तापमान अतिचालकता का तंत्र हल हो गया है?: नहीं। भारी प्रयासों के बावजूद क्यूप्रेट्स का युग्मन तंत्र अनसुलझा है; इसे संघनित पदार्थ भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण खुली समस्याओं में से एक माना जाता है।