ВЫСОКОТЕМПЕРАТУ́РНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ́

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУ́РНЫЕ СВЕРХ­ПРО­ВОДНИКИ́ (ВТСП), сверх­про­во­дя­щие со­еди­не­ния, имею­щие ре­корд­но вы­со­кие кри­тич. темп-ры $Т_с$ пе­ре­хо­да в сверх­про­во­дя­щее со­стоя­ние. Вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ная сверх­про­во­ди­мость об­на­ру­же­на в 1986 Й. Г. Бед­нор­цем и К. А. Мюл­ле­ром в ме­тал­ло­ок­сид­ных ке­ра­ми­ках на ос­но­ве $Ba–La–Cu–O$ при темп-рах 30–35 К. Кри­тич. темп-ры мно­гих ВТСП ока­за­лись вы­ше темп-ры сжи­же­ния азо­та (77 К). Так, в куп­рат­ных со­еди­не­ниях, со­дер­жа­щих ит­трий или вис­мут (напр., $YBa_2Cu_3O_{7–δ} $и $Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}$ ), $T_с≈90$ К, а в ВТСП, со­дер­жа­щих ртуть, $T_с$ пре­вы­ша­ют 130 К. Воз­мож­ность ис­поль­зо­ва­ния жид­ко­го азо­та вме­сто жид­ко­го ге­лия зна­чи­тель­но уде­шев­ля­ет при­ме­не­ние сверх­про­во­дя­щих ма­те­риа­лов в прак­тич. це­лях.

Куп­рат­ные сверх­про­вод­ни­ки име­ют до­воль­но слож­ную слои­стую кри­стал­лич. струк­ту­ру, в ко­то­рой ос­нов­ную для сверх­про­во­ди­мо­сти роль иг­ра­ют кри­стал­ло­графич. плос­ко­сти $CuO_2$. Вол­но­вая функ­ция ку­пе­ров­ской па­ры в ВТСП (см. Бар­ди­на – Ку­пе­ра – Шриф­фе­ра мо­дель) за­ви­сит от на­прав­ле­ния им­пуль­са со­став­ляю­щих па­ру элек­тро­нов. При из­ме­не­нии на­прав­ле­ния им­пуль­са на 90° в плос­ко­сти $\ce CuO_2 $вол­но­вая функ­ция ку­пе­ров­ской па­ры из­ме­ня­ет знак. Это свой­ст­во на­по­ми­на­ет по­ве­де­ние вол­но­вых функ­ций элек­тро­нов в $d$-обо­лоч­ках ато­ма. По ана­ло­гии вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ную сверх­про­во­ди­мость ха­рак­те­ри­зу­ют как сверх­про­во­ди­мость с $d$-спа­ри­ва­ни­ем.

Сверх­про­во­дя­щее со­стоя­ние воз­ни­ка­ет, напр., в со­еди­не­ни­ях $La_{2–x}Sr_xCuO_4$, ко­то­рые об­ра­зу­ют­ся при до­бав­ле­нии строн­ция в ан­ти­фер­ро­маг­нит­ный ди­элек­трик $La_2CuO_4$. За­ме­ще­ние не­боль­шой час­ти лан­та­на строн­ци­ем при­во­дит к уве­ли­че­нию кон­цен­тра­ции ды­рок в мед­но-ок­сид­ных сло­ях. В ре­зуль­та­те та­ко­го до­пи­ро­ва­ния ан­ти­фер­ро­маг­нит­ное со­стоя­ние в $La_{2–x}Sr_xCuO_4$ раз­ру­ша­ет­ся при $х≈0,02$, а в ин­тер­ва­ле $х=0,05÷0,27$ это со­еди­не­ние ста­но­вит­ся сверх­про­вод­ни­ком. Кри­тич. темп-ра весь­ма чув­ст­ви­тель­на к ве­ли­чи­не $х$ и дос­ти­га­ет макс. зна­че­ния (ок. 34 К) при $ход≈0,15÷0,17$ (оп­ти­маль­ное до­пи­ро­ва­ние). При $x{<}x_{од}$ В. с. на­зы­ва­ют не­до­до­пи­ро­ван­ны­ми, а при $x>x_{од}$ – пе­ре­до­пи­ро­ван­ны­ми. Ана­ло­гич­ное по­ве­де­ние по­ка­зы­ва­ют и др. ВТСП, хо­тя ха­рак­тер­ные зна­че­ния $х$ и $T_с $ для них мо­гут от­ли­чать­ся от при­ведён­ных вы­ше. Ис­сле­до­ва­ния ВТСП (в ши­ро­ком смыс­ле) вклю­ча­ют изу­че­ние этих со­еди­не­ний во всём диа­па­зо­не $х$ и $Т$, в ча­ст­но­сти и в той об­лас­ти их зна­че­ний, где сверх­про­во­ди­мость от­сут­ст­ву­ет.

К нач. 21 в. ВТСП не на­шли ши­ро­ко­го при­ме­не­ния, хо­тя они уже ис­поль­зу­ют­ся в СВЧ-тех­ни­ке (фильт­ры, муль­ти­плек­со­ры, ли­нии за­держ­ки, ре­зо­на­то­ры), в элек­тро­тех­ни­ке и элек­тро­энер­ге­ти­ке (ка­бе­ли для пе­ре­да­чи элек­тро­энер­гии, ге­не­ра­то­ры, транс­фор­ма­то­ры), в мик­ро­элек­тро­ни­ке, вы­чис­лит. тех­ни­ке, те­ле­ком­му­ни­ка­ци­он­ных тех­но­ло­ги­ях и др. об­лас­тях. Гл. за­да­чей в пла­не при­ме­не­ния ВТСП яв­ля­ет­ся даль­ней­шее по­вы­ше­ние их кри­тич. темп-ры – соз­да­ние ма­те­риа­лов, $Т_с$ ко­то­рых ле­жа­ла бы в об­лас­ти ком­нат­ных тем­пе­ра­тур.