Supercondutividade Resistência elétrica nula Metal normal

Apresentação em tema: "Supercondutividade Resistência elétrica nula Metal normal"— Transcrição da apresentação:

1 Supercondutividade Resistência elétrica nula Metal normal
Luis Ghivelder Supercondutividade Resistência elétrica nula Metal normal

2 A descoberta da supercondutividade
Kammerlingh Onnes (1853 – 1926) Luis Ghivelder

3 Paul Ehrenfest, Hendrik Lorentz, Niels Bohr, Kamerlingh Onnes (1919)
Luis Ghivelder

4 Temperatuta crítica de alguns materiais supercondutores
Luis Ghivelder

5 Os elementos supercondutores
Temperatura de transição (K) Campo magnértico crítico (mT) Bons condutores não são supercondutores Nb (Nióbio) Tc= 9K Tc mais alto Fe Elementos magnéticos não são supercondutores Luis Ghivelder

6 nulo dentro de um supercondutor
Efeito Meissner (1933) O campo magnético é nulo dentro de um supercondutor Luis Ghivelder

7 BA Corrente elétrica superficial Material Supercondutor
Campo magnético gerado pelas correntes superficiais Campo magnético externo Expulsão do campo magnético BA i Diamagnetismo perfeito Luis Ghivelder

8 Levitação magnética Campo magnético não entra na amostra
Luis Ghivelder

9 Supercondutores tipo II VÓRTICES
Campo magnético penetra somentenuma pequena profundidade λL em “tubos” de diâmetro λL formando regiões normais dentro do material T > TC tipo I tipo II Luis Ghivelder

10 Supercondutores tipo II VÓRTICES
Supercondutor tipo II Vórtices Corrente 0.1 micron = 1 x 10-4 mm Luis Ghivelder

11 Limitador para aplicações práticas CORRENTE CRÍTICA
Para uma dada temperatura T, a amostra só é supercondutora abaixo de um campo crítico Hc Luis Ghivelder

12 O que torna os materiais supercondutores ???
Bardeen, Cooper, e Schrieffer Teoria BCS Interação dos elétrons com a rede forma pares de elétrons, que atravessam o material livremente Luis Ghivelder

13 Supercondutividade de Alta Temperatura
Luis Ghivelder A grande descoberta de 1986 Supercondutividade de Alta Temperatura LaBaCuO K / -233 ºC O primeiro: HgTlBaCaCuO K / -135 ºC O recorde: YBaCuO K / -181 ºC O mais estudado: Bednorz e Müller Óxidos de Cobre com metais de transição e terras raras

14 Materiais Supercondutores
1910 1930 1950 1970 1990 20 40 60 80 100 120 140 160 Temperatura de transição supercondutora (K) Hg Pb Nb NbC NbN V3Si Nb3Sn Nb3Ge (LaBa)CuO YBa2Cu3O7 BiCaSrCuO TlBaCaCuO HgBa2Ca2Cu3O9 (sob pressão) Temperatura do Nitrogênio Líquido (77K) Luis Ghivelder

15 YBa2Cu3O7- A supercondutividade ocorre em planos de CuO2
Vórtices em panquecas Estrutura cristalina determinada através de difração de raios-x Luis Ghivelder

16 Novos materiais supercondutores vem sendo descobertos periodicamente
YBaCuO (HTSC) MgB2 BaKFeAs (pinictideos) Muitas questões em aberto: Mecanismos resposnsaveis pela supercondutividade Aplicações Luis Ghivelder

17 Aplicações práticas de supercondutividade
Geração de campos magnéticos Fonte de potência Luis Ghivelder

18 Fontes de campos magnéticos
Solenóide Fio retilíneo Espira A Terra Imã Luis Ghivelder

19 Fios supercondutores Nb3Sn NbTi BiSrCaCuO-Ag MgB2 Luis Ghivelder

20 Construindo solenóides supercondutores (I)
Aplicações na física da matéria condensada - materiais Luis Ghivelder

21 Os solenóides supercondutores são colocados em criostatos, para realização de experimentos combinando baixas temperaturas e altos campos magnéticos “Quench” do magneto supercondutor Estudo do comportamento de materiais em condições extremas Luis Ghivelder

22 Construindo solenóides supercondutores (II)
Aplicações na física nuclear de altas energias Luis Ghivelder

23 Construindo solenóides supercondutores (III)
Aplicações na medicina: imagens por ressonância magnética Luis Ghivelder

24 Corpo humano Terra Imã de geladeira Auto-falante
Vamos entender a magnitude de alguns campos magnéticos Corpo humano 3 x T / 3 x 10-6 Oe Terra 3 x T / 0.3 Oe 0.3 T/ 3000 Oe Imã de geladeira Auto-falante Luis Ghivelder

25 Solenóide convencional (eletroimã)
0.5 a 2 T / 50 a 200 kOe Solenóide supercondutor 5 a 20 T / 50 a 200 kOe Luis Ghivelder

26 Pesquisas com campos magnéticos muito intensos (i)
Máximo campo contínuo: combinando solenóides supercondutor e convencional – H = 45 T NHMFL – FLORIDA, USA: supercondutor 11.5T, resistivo 33.5T consumo 36MW, energia armazenada – 100MJ Luis Ghivelder

27 Pesquisas com campos magnéticos muito intensos (ii)
Campos magnéticos pulsados, até H = 300 T Banco de Capacitores LNCMP – Toulosse, França Luis Ghivelder

28 Porque realizar esses estudos ???
Pesquisas com campos magnéticos muito intensos (iii) Magnetos destrutivos, até H = 1000 T em alguns microsegundos Porque realizar esses estudos ??? Aplicações ou ciência básica ?? Luis Ghivelder

29 Não leve essa aula muito a sério... apenas relaxe e desfrute.
Vou contar para você como a natureza se comporta. Se você simplesmente admitir que ela se comporta dessa forma, você a encontrara encantadora e cativante. Mas não fique perguntando para si próprio: “mas como ela pode ser assim?” porque nesse caso você entrará em um beco sem saída do qual ninguém nunca escapou. Ninguém sabe porque a natureza é assim. Richard Feynman Prêmio Nobel de Física em 1965 pela descoberta da eletrodinâmica quântica Luis Ghivelder

30 Fim… Fiquem um pouco mais para assistir a um experimento
de levitação de um imã sobre um material supercondutor Luis Ghivelder