Просмотр кода страницы Оксид иттрия-бария-меди

{{Вещество
 | заголовок                 = Оксид иттрия-бария-меди (YBCO)
 | картинка                  = BaYCusuperconduct.jpg
 | картинка3D                = <!-- имя файла с 3D-визуализацией молекулы вещества -->
 | картинка малая            = <!-- имя файла -->

 | наименование              = Оксид иттрия-бария-меди
 | традиционные названия     = <!-- если есть — бытовые, народные, исторические и т. п. -->
 | сокращения                = <!-- принятые сокращения названия -->
 | хим. формула              = YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7−''x''</sub>
 | рац. формула              = <!-- формула, отображающая помимо прочего строение вещества -->
 | состояние                 = твёрдое
 | примеси                   = <!-- типичное кол-во, указать единицы -->
 | молярная концентрация     = <!-- число, в моль/л -->
 | молярная масса            = <!-- число, в г/моль -->666,19
 | плотность                 = <!-- число, в г/см³ -->6,3 г/см³<ref>{{статья |doi=10.1016/S0921-4534(03)01311-X |заглавие=Interrelation of preparation conditions, morphology, chemical reactivity and homogeneity of ceramic YBCO |издание={{Нп3|Physica (journal)|Physica C: Superconductivity||Physica (journal)}} |том=400 |страницы=25 |bibcode=2003PhyC..400...25K |язык=en |тип=journal |автор=Knizhnik, A. |год=2003}}</ref><ref>{{статья |doi=10.1016/S0921-4534(99)00423-2 |заглавие=Growth mode study of ultrathin HTSC YBCO films on YBaCuNbO buffer |издание={{Нп3|Physica (journal)|Physica C: Superconductivity||Physica (journal)}} |том=324 |страницы=39 |bibcode=1999PhyC..324...39G |язык=en |тип=journal |автор=Grekhov, I. |год=1999}}</ref>
 | предел прочности          = <!-- число, в Н/мм² -->
 | твёрдость                 = <!-- число (безразм.) -->
 | поверхностное натяжение   = <!-- число, Н/м -->
 | динамическая вязкость     = <!-- число, в Па·с (при 20 °C) -->
 | кинематическая вязкость   = <!-- число, в см²/с (при 20 °C) -->
 | скорость звука            = <!-- число, в м/с -->
 | энергия ионизации         = <!-- число, в кДж/моль -->
 | проводимость              = <!-- число (удельная проводимость), в сименсах/м -->
 | уд. электр. сопротивление = <!-- число, в Ом·м -->
 | коэфф. электр. сопротив.  = <!-- число (температурный коэфф. эл. сопротивл.), в К^-1 -->

 | темп. плавления           = <!-- число, в °C --> >1000 °C
 | температура размягчения   = <!-- число, в °C - для аморфных веществ -->
 | темп. кипения             = <!-- число, в °C -->
 | темп. кипения пр.         = <!-- число с указанием единицы измерения,
                                     возможно описание условий -->
 | темп. сублимации          = <!-- число, в °C — для сублимирующихся веществ -->
 | темп. разложения          = <!-- число, в °C -->
 | темп. вспышки             = <!-- число, в °C -->
 | фазовые переходы          = <!-- числа через запятую, с указанием единиц измерения -->
 | темп. стеклования         = <!-- число, в °C -->
 | темп. воспламенения       = <!-- число, в °C -->
 | темп. самовоспламенения   = <!-- число, в °C -->
 | пределы взрываемости      = <!-- число %-->

 | тройная точка             = <!-- ? K (? °C), ? Па -->
 | критическая точка         = <!-- ? K (? °C), ? Па -->
 | критическая темп.         = <!-- число, в °C -->
 | критическое давление      = <!-- число, в атм -->
 | критическая плотность     = <!-- число, в см³/моль -->
 | теплоёмкость              = <!-- число, в Дж/(моль·К) (молярная теп.-ём.) -->
 | теплоёмкость2             = <!-- число, в Дж/(кг·К) (удельная теп.-ём.) -->
 | теплопроводность          = <!-- число, в Вт/(м·K) -->
 | энтальпия образования     = <!-- число, в кДж/моль -->
 | энтальпия плавления       = <!-- число, в кДж/моль -->
 | энтальпия кипения         = <!-- число, в кДж/моль -->
 | энтальпия растворения     = <!-- число, в кДж/моль -->
 | энтальпия сублимации      = <!-- число, в кДж/моль -->
 | удельная теплота парообразования = <!-- число, в Дж/кг -->
 | удельная теплота плавления       = <!-- число, в Дж/кг -->
 | тепловое расширение       = <!-- число (безразм.) -->
 | интервал трансформации    = <!-- число, в ° -->
 | давление пара             = <!-- число (с указанием ед. изм!);
                                    можно добавить любой текст -->
 | константа В. дер В.       = <!-- число -->

 | конст. диссоц. кислоты    = <!-- число (безразм.) -->
 | растворимость             = <!-- число, в г/100 мл -->
 | растворимость1            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество1               = <!-- веществе 1 -->
 | растворимость2            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество2               = <!-- веществе 2 -->
 | растворимость3            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество3               = <!-- веществе 3 -->
 | растворимость4            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество4               = <!-- веществе 4 -->
 | вращение                  = <!-- число, в ° -->
 | изоэлектрическая точка    = <!-- число (безразм.) -->
 | от. диэлектр. прониц.     = <!-- число -->

 | диапазон прозрачности     = <!-- число-число, в нм -->
 | показатель преломления    = <!-- число (безразм.) -->
 | угол Брюстера             = <!-- число, в ° -->

 | гибридизация              = <!-- ? -->
 | координационная геометрия = <!-- ? -->
 | кристаллическая структура = <!-- описание решётки -->
 | дипольный момент          = <!-- число, в дебаях -->

 | CAS                       = <!-- № по CAS -->
 | PubChem                   = <!-- № по PubChem -->
 | EINECS                    = <!-- № по EINECS -->
 | SMILES                    = <!-- Хим. формула по SMILES -->
 | ЕС                        = <!-- Регистрационный № EC -->
 | RTECS                     = <!-- № по  RTECS -->
 | ChEBI                     = <!-- № по  ChEBI -->
 | ООН                       = <!-- № по  ООН -->

 | ПДК                       = <!-- число, в г/м3 -->
 | ЛД50                      = <!-- число, в мг/кг -->
 | R-фразы                   = <!-- фразы, каждая в двойных фигурных скобках, через запятую -->
 | S-фразы                   = <!-- фразы, каждая в двойных фигурных скобках, через запятую -->
 | H-фразы                   = <!--{{H-фразы|201|202|235+410}} -->
 | P-фразы                   = <!--{{P-фразы|201}} -->
 | токсичность               = <!-- любой описательный текст -->
 | СГС                       = <!--{{СГС|Баллон|Бомба}} -->
 | NFPA 704                  = <!-- {{NFPA 704
   | опасность для здоровья  = 0
   | огнеопасность           = 0
   | реакционноспособность    = 0
   | прочее                  = 
}} -->
}}

'''Окси́д и́ттрия-ба́рия-ме́ди''', также известный как '''YBCO''' (разговорное произношение: ''и-бэ-ко'') — широко применяемый [[высокотемпературный сверхпроводник]], известный тем, что он является первым полученным сверхпроводником с критической температурой больше {{nobr|77 К}} — [[Жидкий азот|температуры кипения азота]].

Химическая формула <small><chem>YBa2Cu3O_{7-x}</chem></small>. Критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние <math>T_c</math> = {{nobr|93 К.}}

Относится к [[Сверхпроводимость#Классификация|сверхпроводникам второго рода]].

== История ==
Рассматриваемый сверхпроводник был получен в 1987 году в [[Алабамский университет в Хантсвилле|Алабамском университете в Хантсвилле]] (UAH) [[У Маокунь|У Маокунем]] и {{iw|Чу, Пол|Полом Чу|en|Paul Ching Wu Chu}} в [[Хьюстонский университет|Хьюстонском университете]]<ref>''Wu M. K., Ashburn J. R., Torng C. J., Hor P. H., Meng R. L., Gao L., Huang Z. J., Wang Y. Q., Chu C. W.'' Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 908—910.</ref>.

Получение этого материала означало возможность широкого промышленного использования сверхпроводников, так как стало возможным использование для охлаждения для получения сверхпроводимости сравнительно дешёвого и доступного жидкого азота<ref>[https://spectrum.ieee.org/energy/the-smarter-grid/superconductors-enter-commercial-utility-service Superconductors Enter Commercial Utility Service IEEE SPECTRUM] {{Wayback|url=https://spectrum.ieee.org/energy/the-smarter-grid/superconductors-enter-commercial-utility-service |date=20210709183404 }}{{ref-en}}.</ref>.

== Природа сверхпроводимости ==
Исследования физиков из [[Университет Британской Колумбии|Университета Британской Колумбии]] (UBC) показали, что высокотемпературная сверхпроводимость, наблюдаемая в некоторых оксидах меди связана с так называемыми «некогерентными возбуждениями». Это первые исследования, в которых удалось непосредственно определить, в каких режимах электроны ведут себя как отдельные частицы, а в каких — как неразрывная многочастичная сущность. Этот успех стал возможен благодаря новым спектроскопическим технологиям и специально выращенным в университете сверхчистым кристаллам купратов. В нормальных условиях купраты являются изоляторами и не проводят электрический ток, однако если из них удалить часть электронов (или, как говорят, легировать дырками), то при охлаждении они переходят в сверхпроводящее состояние. Оптимальным называется легирование, для которого сверхпроводящая фаза достигается при максимальной температуре. Выделяют также недолегированные и перелегированные образцы.

Одним из центральных вопросов в понимании механизмов высокотемпературной сверхпроводимости является вопрос о том, как ведут себя электроны в сверхпроводящей фазе. Существует две теории: в первой электроны представляют собой отдельные хорошо различимые квазичастицы ферми-жидкости, во второй — электроны настолько сильно связаны друг с другом, что отдельные частицы не различимы, это так называемый сильно коррелированный диэлектрик Мотта. Удалось показать, что в перелегированном состоянии электроны ведут себя как ферми-жидкость, состоящая из отдельных квазичастиц, но при переходе к недолегированному состоянию быстро становятся неразличимыми<ref>''D. Fournier, G. Levy, Y. Pennec, J. L. McChesney, A. Bostwick, E. Rotenberg, R. Liang, W. N. Hardy, D. A. Bonn, I. S. Elfimov & A. Damascelli'' Loss of nodal quasiparticle integrity in underdoped YBa2Cu3O6+x // Nature Physics. — 2010.</ref>.

== Структура ==
[[Файл:Ybco002-ru.svg|thumb|320px|Кристаллическая структура оксида иттрия-бария-меди]]
{{Пустой раздел|дата=2015-06-30}}

== Свойства ==
Свойства материала зависят от метода получения образца<ref name="multiple">''Гак Д.'' [http://www.byminsk.com/conductivity_theory.htm Природа проводимости и основные характеристики проводниковых материалов] {{Wayback|url=http://www.byminsk.com/conductivity_theory.htm|date=20120106215602}}. Мир провода.</ref>.

Критическая температура (температура, ниже которой возникает состояние сверхпроводимости) <math>T_c</math> 93 К.
Критическая индукция (поле, при котором разрушается сверхпроводящее состояние) <math>B_c</math> 5,7 [[Тесла (единица измерения)|Тл]].
Критическая плотность тока (ток, свыше которого разрушается сверхпроводящее состояние) <math>J_c</math> 7{{e|6}} А/см².

== Некоторые химические и физические свойства ==
* [[Молярная масса]] 666,19 [[Атомная единица массы|Да]].
* [[Плотность]] 6,3 г/см³.
* [[Температура плавления]] более 1000 °C.

== Получение ==
Первый образец YBCO был получен при температуре 1000—1300 К в результате следующей химической реакции:

: <chem>{4BaCO3} + {Y2(CO3)3} + {6CuCO3} + (\tfrac{1}{2}-\mathit{x})O2 -> {2YBa2Cu3O_{7-\mathit{x}}} + {13CO2}\uparrow</chem>.

== Перспективы использования ==
# Создание [[Сверхпроводящий магнит|сверхпроводящих магнитов]].
# Создание генераторов и линий электропередач.
# Аккумулирование электроэнергии.
# Создание [[СКВИД]]ов (сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор)<ref name="multiple"/>.
# Разработка сверхмощных турбогенераторов на основе сверхпроводимости{{sfn|Глебов|1981}}.
# Разработка {{iw|Сверхпроводящие электрические машины|сверхпроводящих электрических машин|en|Superconducting electric machine}}.
# Изготовление [[Сверхпроводящий провод|сверхпроводящих проводов]].

== См. также ==
* {{iw|BSCCO||en|Bismuth strontium calcium copper oxide}}
* {{iw|LBCO||en|Lanthanum barium copper oxide}}
* {{iw|ReBCO||en|Rare-earth barium copper oxide}}
* {{iw|ReBCO||en|Rare-earth barium copper oxide}}
* {{iw|TBCCO||en|Thallium barium calcium copper oxide}}
* [[Станнид триниобия]]
* [[Ниобий-титан]]
* [[Сверхпроводники на основе железа]]
* [[Высокотемпературная сверхпроводимость]]
* {{iw|Купратные сверхпроводники||en|Cuprate superconductor}}

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [[n:Раскрыт ещё один секрет высокотемпературной сверхпроводимости|Раскрыт ещё один секрет высокотемпературной сверхпроводимости 15 октября 2010]]
* [http://www.byminsk.com/conductivity_theory.htm Природа проводимости и основные характеристики проводниковых материалов] {{Wayback|url=http://www.byminsk.com/conductivity_theory.htm |date=20120106215602 }}.
* [http://elementy.ru/lib/430825 ''Гинзбург В. Л., Андрюшин Е. А.'' Сверхпроводимость] {{Wayback|url=http://elementy.ru/lib/430825 |date=20120305175707 }}.

== Литература ==
* {{книга
|автор=
|заглавие=Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников
| ответственный = Гинзберг Д. М. 
|ссылка = 
|место={{М.}}
|издательство=Мир
|год=1990
|страниц=543
|isbn=5-03-001981-2
}}
* {{книга
|автор=
|заглавие=Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников
| ответственный = Амит Гоял
|ссылка = 
|место={{М.}}
|издательство=Мир
|год=2009
|страниц=431
|isbn=978-5-382-01008-3
}}
* {{книга
|автор= Плакида Н. М. 
|заглавие=Высокотемпературные сверхпроводники.
|ссылка = 
|место=Дубна
|издательство=ОИЯИ
|год=1990
|страниц=154
|isbn=5-7781-0030-2
}}
* {{книга
|автор= [[Антонов, Юрий Фёдорович|Антонов  Ю. Ф.]],  [[Данилевич, Януш Брониславович|Данилевич Я.Б.]]
|заглавие=Криотурбогенератор КТГ-20: опыт создания и проблемы сверхпроводникового электромашиностроения.
|ссылка = 
|место={{М.}}
|издательство=Физматлит
|год=2013
|страниц=600
|isbn= ISBN 978-5-9221-1521-6
| ref = Антонов
}}

* {{книга|автор = [[Глебов, Игорь Алексеевич|Глебов И. А.]]|заглавие = Турбогенераторы с использованием сверхпроводимости.|место = Л.|издательство = Наука : Ленингр. отд-ние|год = 1981|страниц = 231|тираж = |ref = Глебов}}

{{внешние ссылки}}
{{Соединения иттрия}}

[[Категория:Высокотемпературные сверхпроводники]]
[[Категория:Оксиды иттрия]]
[[Категория:Оксиды бария]]
[[Категория:Оксиды меди]]
[[Категория:Соединения бария по алфавиту]]
[[Категория:Сверхпроводники]]