Warum werden nicht alle Metalle supraleitend, wenn die Umgebungstemperatur gesenkt wird?

Aluminium wird bei einer Temperatur darunter zu einem Supraleiter 1.91 K. Aber ich bin mir ziemlich sicher, dass nicht alle Metalle Supraleitfähigkeit zeigen, selbst wenn die Temperatur auf Nanokelvin oder darunter abgesenkt wird. Warum werden nicht alle Metalle supraleitend?

Mit Ausnahme von Lithium werden einwertige Metalle nicht supraleitend (Laugen, Münzmetalle). Etwas mit einer einfachen Fermi-Fläche zu tun.
@ mithusengupta123 Haben Sie gelernt, dass jedes Material im Allgemeinen eine gebundene Zustandsenergie unterhalb der Fermi-Energie hat, die einem attraktiven effektiven Potenzial entspricht, das zuerst von Cooper gegeben wurde? Demnach existiert ein supraleitender Zustand für alle Materialien bei einer Temperatur unterhalb einer bestimmten kritischen Temperatur, und der Wert von Tc hängt von den Materialeigenschaften ab.
@Amanpawar - Nun, es gibt Anforderungen an die Fermi-Oberfläche und die Elektron-Ionen-Kopplung, damit tatsächlich ein attraktives effektives Potenzial vorhanden ist. Für viele echte Metalle gibt es eigentlich kein attraktives Nettopotential, das die Bildung von Cooper-Paaren ermöglicht.
@JonCuster Natürlich gibt es für ein effektives attraktives Potenzial Anforderungen. Und diese Anforderungen sind unterhalb von Tc erfüllt. Man muss nur eine solche Temperatur erreichen, um den supraleitenden Zustand zu erreichen. Vielleicht liegt bei diesen Metallen der Wert von Tc unterhalb von "nK", wer weiß!
Es gibt keine Garantie dafür, dass die Paarung in echten Materialien überhaupt stattfinden muss.
Es ist möglich, dass sogar gute Metalle wie Gold und Kupfer supraleitend sind, aber bei zu niedrigen Temperaturen, um dies zu erreichen. Bei anderen Metallen mit magnetischer Ordnung wie Eisen tritt bei keiner Temperatur Supraleitung auf. Aber wer weiß, was passiert, wenn die Temperatur so niedrig ist, dass die Nuclei-de-Broglie-Wellenlänge anfängt, eine Rolle zu spielen!

Antworten (1)

Dies ist tatsächlich ein ungelöstes und sehr interessantes Problem. Betrachten wir zum Beispiel den Fall der drei bekanntesten konventionellen Leiter: Gold, Silber und Kupfer. Keiner von ihnen hat gezeigt, dass er supraleitend ist. Dies ist einer der Gründe für die Kontroverse um dieses Papier .

Ein paar mögliche Gründe sind,

  1. Innerhalb eines BCS-Rahmens ist die Phonon-Elektron-Kopplung zu schwach, um zu einem wahrnehmbaren Ergebnis zu führen T C .
  2. Die Fermi-Fläche ist zu komplex/asymmetrisch und führt zu einer starken Vermischung der Landau-Parameter. Eine starke Coulomb-Abstoßung vor Ort (die zu einer starken Abstoßung im S-Wellen-Kanal führt) würde also alle Drehimpulskanäle beeinflussen und Nicht-BCS-Mechanismen wie Kohn-Luttinger unterdrücken .
  3. (gilt nicht für die oben genannten elementaren Metalle) Das Metall ist zu verdünnt, was zu einer geringen Zustandsdichte am Fermi-Niveau führt, wodurch die Supraleitung unterdrückt wird.
Warum werden nicht alle Metalle supraleitend, wenn die Umgebungstemperatur gesenkt wird?
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