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超伝導に関する質問です。

mjf********さん

2010/4/2822:50:03

超伝導に関する質問です。

電気抵抗率を測定についてですが、Y123(=YBa2Cu3O7)と金の比較をしたいのです。
観点として、
・Y123は超伝導を示す。金は示さない。
・常伝導状態では金のほうが電気抵抗率が低い。
があげられています。

このことが意味すること議論せよ。という問題です。
宜しければ、お願いします。

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ベストアンサーに選ばれた回答

ysb********さん

2010/4/2823:25:46

酸化物超伝導体のことはよくわからないのですが、金属同士でいえば
常温で比抵抗の大きい鉛が超伝導性を示し、比抵抗の小さい金が
超伝導性を示さない事実に対して、格子振動との相互作用で説明されています。

電気抵抗というのは、金属の中にある自由電子が格子振動との相互作用により
散乱され向きがしばしば変わるために、平均の速度が小さくなり電子の進む速度が
見かけ上小さくなるためといわれています。

金属の超伝導のモデルは電子が運動量空間で対を成すことで(クーパー対)、
合計スピンがゼロのボース粒子として振舞うために起こるといわれています。
このクーパー対の生成理由が、格子振動による散乱で、ある特定の温度領域では
格子振動による散乱を受けるほうが系全体のエネルギが下がるためだといわれています。
この温度が超伝導の臨界温度になると考えられます。

これはすなわち、電子が格子振動による散乱を受けやすいほうが(常温で抵抗の大きい
ものの方が)、超伝導になりやすいという、一見逆の性質を持つことの説明です。

酸化物超伝導体の超伝導性発現理由も、おそらくクーパー対なのかもしれませんが
よく知りません。

質問した人からのコメント

2010/5/4 15:15:23

詳しい説明ありがとうございました。お三方ともベストアンサーに選びたいのですが、今回は最初に投稿してくださった方をベストアンサーに選びたいと思います。
とっても参考になりましたし、分かりやすかったです。

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shi********さん

2010/4/3017:35:22

ysbyf2007さんがかなり詳しい説明をされていますが、ご質問の内容にあるような観点からは、
「常温で抵抗率が低い物質が超伝導になるわけではない。」
という事がまず言えるのでは無いかと思います。ただし、抵抗率の大小が超伝導性の関与することについては、pokupokunnさん のいわれるように、ちょっと飛躍があると思います。

ここから先は、金属や半導体の抵抗率の温度依存性などの一般論から、
「あるところで急に金属である金とY123の抵抗率が逆転する、ということから、金属でも半導体でもないような特殊な電気伝導現象が急に発現し、欠陥や格子振動のに依存する抵抗が見えなくなるような状態になったと思われる」というような議論で良いのでは無いかと思いますが。どんなもんでしょう。

pok********さん

2010/4/2903:11:34

常伝導状態における電気抵抗は、キャリア密度や格子振動による散乱や不純物散乱等の大小など様々な要因によるので、
抵抗の大小のみから何かを言うのは難しい状況にあります。ただ、Y123に関しては格子振動による散乱や不純物散乱等
が存在していても、超伝導状態になればゼロ抵抗が実現するということは言えます。

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