İfratkeçiricilik

İfratkeçiricilik — bəzi materialların müəyyən temperatur həddində (kritik temperatur) sıfır elektrik müqavimətinə malik olma xüsusiyyətidir. İfratkeçiricilik halına gələ bilən onlarla element, xəlitə və keramik materiallar məlumdur. İfratkeçiricilik kvant hadisəsidir və ifratkeçiricidən maqnit sahəsinin tam olaraq sıxışdırılıb çıxarılmasını nəzərdə tutan Meysner effekti ilə xaraketrizə olunur. Bu effektin mövcud olması onu göstərir ki, ifratkeçiricilik klassik mənada yalnız ideal keçiricilik kimi izah oluna bilməz.

1986–1993-cü illərdə bəzi yüksək temperaturlu ifratkeçiricilərin aşkar olunması ifratkeçiriciliyin temperatur sərhəddini kifayət qədər genişləndirdi və ifratkeçirici materialların yalnız maye heliumun temperaturunda deyil (4,2 K), həm də daha ucuz kriogen maye olan maye azotun qaynama temperaturunda da (77 K) praktiki tətbiqinə imkan yaratdı.

Kəşfin tarixi

İfratkeçiricilik 1911-ci ilin 8 aprelində Leyden Universitetinin Kriogen laboratoriyasındakı təcrübədə kəşf edilmişdir. Həmin gün holland təcrübi fizik Heyke Kamerlinq-Onnesin başçılığı altında təcrübəçilər sadəcə yeni kriostatın maye heliumla necə dolduğunu müşahidə etmək istəyirdilər və tədqiqat aparmaq fikirləri yox idi. Amma bununla belə cihaza qaz termometri və biri qızıl, biri civə olmaqla iki rezistor da yerləşdirirlər. Kriostatın doldurulması normal keçdiyindən, fiziklər təcrübə qoymağa qərar verirlər. Səhər saat 4-də, təcrübənin başlanmasından 9 saat sonra temperatur 3 Kelvinə düşəndə yenidən müqaviməti ölçən an məlum olur ki, civənin müqaviməti sıfırdır. Kamerlinq-Onnes laboratoriya jurnalına holland dilində "Kwik nagenoeg nul" — "Civə (müqaviməti) praktik olaraq sıfırdır" yazır. Beləliklə, fizikanın yeni bir sahəsi – ifratkeçiricilər fizikası dünyaya gəlir. Təcrübəyə Kamerlinq-Onnes rəhbərlik etsə də, ölçmələri birbaşa Gilles Holst aparırdı. Amma ifratkeçiriciliyin kəşfi ilə bağlı çıxan məqalədə onun adı çəkilmir ki, bu da əsrin əvvəlləri üçün normal hal idi. O zamanlar məqalə müəllifi kimi yalnız təcrübənin rəhbəri göstərilə bilərdi.

İfratkeçiricilərin xüsusiyyətləri

İfratkeçiricilik makroskopik kvant effekti olaraq ortaya çıxır. Burada nümunənin müqaviməti böhran temperaturundan aşağıda sıfır olur ve eyni zamanda Meysner effekti — xarici maqnit sahəsinin nümunədən dəf olunması baş verir. İfratkeçiriciliyin fenomenoloji modelleri olaraq London modeli ve Ginzburq-Landau modeli göstərilə bilər. Mikroskopik səviyyədə 1957-ci ildə Bardin, Kuper və Şriffer (BKŞ) tərəfindən elektron-fonon modeli təklif edildi və bu nəzəriyyə aşağı temperaturlu ifratkeçiricilərin bütün xassələrini izah edə bilir.

1986-cı ildə Yohannes Georq Bednorz və Aleksandr Müller 30 Kelvin temperaturda ifratkeçirici keramik birləşmə alırlar ki, bununla da yüksəktemperaturlu ifratkeçiricilərin dövrü başlayır. 1987-ci ildə hər iki alimə bu kəşflərinə görə Nobel mükafatı verilir.

Yüksək temperaturlu ifratkeçiricilər kəşf olunanda BKŞ nəzəriyyəsi bu maddələrin xassələrini izah etmək üçün yetərli olmadı. Son 25 il ərzində fərqli modellər irəli sürülsə də, bu maddələrdə ifratkeçiriciliyin mexanizmini izah etməkdə tam müvəffəqiyyət əldə edilməmişdir.

İfratkeçiriciliyin kəşfindən bir əsr keçməsinə baxmayaraq, alimlər hələ də bu sahədə maraqlı kəşfləri ilə elm aləmini təəccübləndirməkdə davam edirlər.

2008-ci ildə dəmir birləşmələrində ifratkeçiricilik kəşf edildi. Bu maddələr xassələrinə görə 1986-cı ildə kəşf olunan birləşmələrə çox bənzəyirlər. Hal-hazırda bu sahədə çoxmiqyaslı işlər gedir. Başqa bir maraqlı hadisə isə odur ki, 2001-ci ildə kəşf olunan maqnezium-diborid birləşməsi çox da yüksək temperatura (40 Kelvin) sahib olmamasına baxmayaraq klassik elektron-fonon mexanizmli ifratkeçiricidir. Mexaniki xassələri də çox yaxşı olan bu maddə daha geniş tətbiq sahəsinə malikdir.

İfratkeçiricilərin tətbiqi

İfratkeçirici naqillər adi naqillərdən dəfələrlə böyük gücü təmin edə bilirlər. İfratkeçiricilərin elektrik müaviməti olmadığı üçün, onlarda enerji itkisi demək olar ki, yox dərəcəsindədir. Amma, məsələn, mis naqillərlə ötürülən enerjinin təxminən 10%-i istilik enerjisi şəklində itkiyə gedir. İfratkeçiricilik təxminən 500 element və birləşmədə aşkar edilməsinə baxmayaraq, hal-hazırda məişətdə ifratkeçiricilərdən geniş şəkildə istifadə olunmur. Bunun da əsas səbəbi otaq temperaturunda ifratkeçiriciliyin hər hansı bir elementdə və ya birləşmədə tapılmamasıdır.

Otaq temperaturlu ifratkeçiricilik də artıq xəyal olaraq qalmır. Çünki dünya laboratoriyalarında həm nəzəri, həm də təcrübi işlər davam edir. Artıq hesablama mərhələsində bərk cisimlər fizikası sahəsində çalışan tədqiqatçılar öncədən bəzi hallarda maddənin ifratkeçirici olub-olmadığına qərar verə bilirlər. Bu gün çox böyük sabit maqnit sahələrinin alınması, kabel istehsalı, transformatorlar, dəmiryolu sahəsində ifratkeçiricilərdən istifadə böyük şirkətlər tərəfindən həyata keçirilməkdədir. Digər tərəfdən ifratkeçiricilər mikroelektronikası müstəqil elm sahəsi kimi inkişaf edir. Son zamanlar isə ifrakeçiricilər əsasında qurulan və kvant kompüterlərinin təməlini əmələ gətirən kubitlər geniş şəkildə tədqiq edilməkdədir.

İfratkeçiricilik

Mündəricat

Kəşfin tarixi

İfratkeçiricilərin xüsusiyyətləri

İfratkeçiricilərin tətbiqi

Xarici keçidlər