Priprava supervodljivog oksida YBa₂Cu₃O_7-d

Makroskopska svojstva supravodiča

Meissnerov efekt

1933. W. Meissner otkrio je drugo vrlo važno svojstvo supravodiča – njihov savršen dijamagnetizam. Naime, ako se supravodič ohladi ispod kritične temperature i stavi pod utjecaj nekog vanjskog magnetskog polja on neće dozvoliti silnicama magnetskog polja da uđu u njegov prostor (slika 7.).

Slika 7. Ponašanje supravodiča u magnetskom polju

Kao rezultat ovog fenomena javlja se Meissnerov efekt. Za demonstraciju ovakvog efekta potreban je supravodljiv materijal sa kritičnom temperaturom iznad 77 K (vrelište dušika), npr. YBa₂Cu₃O_7-d, jak magnet (SmCo₅) i tekući dušik kojim ćemo postići temperaturu supravodiča nižu od kritične. Ako se na tako ohlađen supravodič postavi magnet, on će levitirati iznad njega. To se događa jer supravodič stvara površinske struje koje pak stvaraju magnetsko polje točno jednako jako, ali suprotnog smjera od onog nametnutog vanjskim poljem tvoreći ,,magnetsko zrcalo”. Zanimljivo je da je ovakav eksperiment izuzetno teško izvesti ako radimo s niskotemperaturnim supravodičima. U tom slučaju osim problema nabavke tekućeg helija za hlađenje javlja se i problem da magnet jednostavno ,,sklizne” sa supravodiča. Objašnjenje zašto kod visokotemperaturnih supravodiča magnet ostaje lebditi iznad supravodiča jest sljedeće:

kod visokotemperaturnih supravodiča postoje dva kritična magnetska polja H_c1 i H_c2. Do H_c1 supravodič odbija sve magnetske silnice vanjskog polja. Nakon H_c1 jedan dio silnica ipak prodire u supravodič čime dolazi do stvaranja mješovitog stanja u kojem je jedan dio supravodiča u normalnom, a drugi u supravodljivom stanju. Ako dalje povećavamo H dolazimo do točke H_c2 u kojoj sav materijal prelazi u normalno stanje (slika 8.).

Slika 8. Ovisnost induciranog magnetskog polja o primjenjenom vanjskom polju

Rezultat toga je da ako na YBa₂Cu₃O_7-d koji ima H_c1 na 200 G stavimo magnet SmCo₅ čije polje je oko 600 G, YBCO će se nalaziti u mješovitom stanju. Baš onaj dio silnica koje su ,,zarobljene” u supravodiču razlog što se magnet zadržava iznad supravodiča.

Slika 9. Meissnerov efekt