Priprava supervodljivog oksida YBa₂Cu₃O_7-d

Eksperimentalni dio

Dokaz supervodljivosti

Danas se najčešće koriste dva načina kao dokaz supravodljivosti :

1. mjerenje otpora u ovisnosti o temperaturi
2. mjerenje apsorpcije mikrovalova u ovisnosti o:
   1. temperaturi
   2. magnetskom polju

U našem eksperimentu mjerena je promjena apsorpcije mikrovalova u promatranom uzorku. Razlog odabira ovog načina mjerenja bio je čisto tehničke prirode, jer nam  aparatura za mjerenje otpora nije bila dostupna, a i ovaj način mjerenja je puno jednostavniji i brži.

Osim fenomena da prilikom prelaska u supravodljivo stanje materijal gubi otpor, prelazak u supravodljivo stanje izaziva i pojavu smanjena apsorpcije mikrovalnog zračenja. Također je pokazano da se pojava smanjenja apsorpcije na nultom magnetskom polju poklapa sa temperaturom supravodljivog prijelaza. Naime, ako se supravodljiv uzorak ozrači elektromagnetskim valom frekvencije koja odgovara mikrovalnom području, na površini supravodiča dolazi do induciranja vrtložnih struja koje blokiraju apsorpciju mikrovalnog zračenja. To se dešava i zbog toga jer kod supravodiča apsorpcija zračenja podrazumjeva razbijanje Cooperovih parova, pa se apsorpcija smanjuje kada nastanu Cooperovi parovi, tj. kada materijal prijeđe u supravodljivo stanje. Kod ovakvih eksperimenata bitno je da frekvencija zračenja ne bude pre jaka jer bi tada došlo do razbijanja Cooperovih parova i apsorpcije zračenja usprkos tome što je materijal supravodljiv.

Za supravodiče karakteristično je da na nultom magnetskom polju pokazuju smanjenje apsorpcije mikrovalnog zračenja. Vrlo je zanimljivo promatrati što se dešava sa apsorpcijom u ovisnosti o promjeni vanjskog magnetskog polja. Naime, nailaskom elektromagnetskog vala na uzorak u njemu se induciraju vrtložne struje koje nastoje spriječiti ulazak zračenja u uzorak. Međutim, uspostavimo li vanjsko istosmjerno magnetsko polje smanjuje se maksimalna supravodljiva struja koja može zasjeniti elektromagnetski val. Ukoliko je snaga elektromagnetskog vala veća od one koju može zasjeniti  inducirana struja u uzorku dio vala će se apsorbirati i to na područjima između supravodljivih zrnaca - Josephsonovim prijelazima. Oni imaju kritičnu struju puno manju od one u supravodiču koja se još više smanjuje u vanjskom magnetskom polju. Zbog toga se u tim područjima mikrovalno zračenje apsorbira brže nego u samom supravodiču, a prva derivacija promjene apsorpcije mikrovalnog zračenja s promjenom vanjskog magnetskog polja pokazuje histerezu. Histereza se može objasniti zarobljavanjem magnetskog polja u zrncima supravodiča, a također predstavlja fenomen karakterističan za supravodljive spojeve.

Kako je promjena apsorpcije u različitom magnetskom polju rezultat apsorpcije u Josephsonovim prijelazima koji pak ovise o veličini čestica, oblik histereze može se dovesti u relaciju s veličinom supravodljivih zrnaca u uzorku.