초전도체

초전도체의 특징 전이온도 이하에서 전기 비저항이 영이고, 초전도체 내부의 자속이 영이 된다. 이러한 현상이 가능하게 된 것을 설명하는 BCS이론이 1957년 발표 되었는데, 이 이론에서는 알루미늄과 같은 금속을 임계온도(Tc)이하까지 냉각시켰을 때 정상상태에 있는 서로 반발하는 개개의 전자들이 전과 다른 형태로 서로 강력하게 연관된 전자쌍의 양자 유체로 변화한다고 본다. 즉, 일정한 운동량과 스핀을 가진 전도 전자가 정확히 반대의 운동량과 스핀을 가진 다른 전자와 포논이라 부르는 격자의 진동에 의해서 결합이 이루어지는데 이러한 전자쌍을 쿠퍼쌍이라 한다. 초전도 상태에서는 정상 상태의 개개의 전자의 움직임과는 달리 전자들이 이와 같은 쿠퍼쌍을 이루며 함께 움직인다. 이에따라, 정상 상태에서는 불순물과 같은 부분적인 장애 요인들이 전도 전자를 산란시켜 이것이 저항의 원인이 되는데, 초전도 상태에서는 쿠퍼쌍에 대한 작용없이는 산란이 있을 수 없다. 그런데, 이 집단적이고 서로 조화된 초전자들의 응집된 쿠퍼쌍이 움직이기 시작하면 이 흐름은 일반적인 불순물이나 결함으로는 산란이 일어나지 않고 이것으로 인해 저항이 없어지게 된다. 약한 외부의 자기장에서 초전도체가 임계온도 Tc이하로 냉각되었을 때 초전도체 내부에서의 자기 인덕턴스는 영이다. 이로 인해 자속이 초전도체 내부로부터 바깥으로 밀려나오는 것을 그림2에서 볼 수 있다. 이러한 효과를 마이스너 효과라 한다. 이 효과는 새로운 재료의 초전도성을 시험하는 실용적인 방법이 되었다. 그러나, 여기에는 어느 이상의 값이 되면 초전도성이 사라지는 임계자기장 Hc가 항상 존재한다. - BCS이론 : BCS는 바딘(Bardeen), 쿠퍼(Cooper), 그리고 슈리퍼(Schrieffer) 세 이름의 첫글자를 모은 것이다. 바딘은 당시 트랜지스터에 관한 연구로 한차례 노벨상을 받은 저명한 학자로 신참 박사인 쿠…
- BCS이론 : BCS는 바딘(Bardeen), 쿠퍼(Cooper), 그리고 …