super conductores

Bloque IV.- Cerámicas Funcionales: Superconductores

BLOQUE IV: CERAMICAS DE ALTAS PRESTACIONES
• Cerámicas Funcionales

Superconductores
Superconductores
Bibliografía:
• Solid State Chemistry and its applications: Anthony R. West (ed
Wiley, (1990)
•“Solid State Chemistry: An introduction”, L. Smart and E. Moore.
1992 (Cap. 8)
• “Superconductividad”, M.A. Alario, J.L. Vicent. Ed.Eudema
Universidad, 1991

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Fechas claves de la superconductividad
Fechas claves de la superconductividad
•

1911.- descubrimiento del efecto de
la superconductividad
4.2K

Hg → Hg (resistencia nula,
sin pérdidad de energía)
•

1957.- John Bardeen, Leon Cooper y
Robert Schrieffer (P. Nobel) ⇒
Teoría “estructuramicroscópica” de
la superconductividad

•

1986.- Bednorz&Müller (P. Nobel) :
descubrimiento
de
los
superconductores (óxidos metal.)
de alta temperatura
Ba-La-Cu-O (TC ≅30K)
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Características de un Superconductor
Características de un Superconductor

• Desaparición de resistencia eléctrica
a T HC (campo crítico)

•

Densidades decorriente altas > JC
(corriente crítica) (efecto Silsbee)

•

Estado “NORMAL”

Temperaturas > TC

Estado
“SUPERCONDUCTOR”:

• ↑ TC
• ↑ HC
• ↑ JC

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Clasificación de los Superconductores
Clasificación de los Superconductores

Tipo I:
•
•

elmtos. metálicos simples (no
transición) (Sn, Al, Pb, Hg, In, …)
Bajas TCEfecto
Meissner (1933)

Tipo II:
•
•
•

elmtos. metálicos transición (Nb, V,
Nb3Ge, Ni3Sb, YBacuo…)
Superiores TC (> que tipo I)
Superiores HC (> que tipo I)

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Bloque IV.- Cerámicas Funcionales: Superconductores

¿Cómo influye el campo magnético en: I y II?
¿Cómo influye el campo magnético en: I y II?

Tipo I

Tipo II

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Superconductores de Alta Temperatura Crítica (HTSC)
Superconductores de Alta Temperatura Crítica (HTSC)
Evolución Histórica:

•

Balacuo: TC ≅ 35-40 K
SS: BaxLa2-xCuO4-y, x=0.2

•

Ybacuo: TC ≅ 93-95 K
Fase: Ba2YCu3O7-y, y→0

• derivan estructura “Perovskita”
• “No estequiométricos en oxígeno”

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Estructura Cristalina HTSC
Estructura Cristalina HTSC
Estructura Perovskita (ABX3) : CaTiO3

Tipo B:
NC–O: 6
NC-Ca: 8

Cationes A (Ca) (más voluminoso): entre octaedros
Cationes B (Ti): dentro octaedros de Oxig.

Centro B:
tipo B”

Ti

Ca

“Centro A:
tipo A”

Ca

Ti

Tipo A (Ca):
NC–Ti: 8
NC-O: 12
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Balacuo (La2-xBaxxCuO4), x=0.2, Tc=45K
Balacuo (La2-xBa CuO4), x=0.2, Tc=45K
Cu

•

Estrut. tipo K2NiF4

•

NC(Cu):
6 oxígenos

Celda: “tetrag. centrada cuerpo”
Posiciones A (K): La / Ba
RLa≈ RBa
Posiciones B (Ni): Cu
• Atómos A (La/Ba): NC=9
de oxígenos, mientras Estrc.

Perovskita
tipo A deficiente

Perovskita
tipo B(pero, cierta elongación en c)

Perovskita
tipo A deficiente

Cu
La/Ba

Cu

Perovskita NC-A: 12

Se ha observado:
d(Cu-O)↓ ⇒ ↑TC
↑Cu3+ ⇒ ↑TC

Atm de Cu y cuatro
Oxígenos ⇒”planos” ⇒

“propiedades
superconductoras”
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YBacuo (YBa22Cu3O7-x), 1-2-3
YBacuo (YBa Cu3O7-x), 1-2-3
•
•

≈ Estrut. La2-xBaxCuO4
Estruct.Perovskita ABO3(B:Cu)
3 Perovskita
tipo A

•

Celda ortorrómbica

“YBa2Cu3O9”
(Oxigeno: ½ aristas)

Cu→
Ba →

a=3.820Å
(Cu3+ y Cu4+)
Y (NC:8 Ox)→
b=3.887Å
c=11.687Å
Ba
Superconductividad ⇒ direcciones // a los planos
de Cu (pirámides de Cu-O y
Superestructura triple (eje c) que están separadas
por átomos de Ytrio)
3 Perovskita

→

tipo A
“YBa2Cu3O7-x”

(deficiente...