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連絡先

G棟1階　G-110

内線：5398

E-mail: takeya@chem.sci.osaka-u.ac.jp

講義資料:

http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/nakazawa/takeya/lectures.html

2007/1/26

凝縮系物性物理化学

超伝導2

超伝導現象1：完全導体（ゼロ抵抗）

オームの法則： I = V/R

常伝導状態　R 有限値超伝導状態　R = 0

超伝導現象2：完全反磁性（Meissner effect）

超伝導の応用

MRI超伝導マグネット

超伝導ケーブル

ロンドン理論

オームの法則 J = V/R, J = σEに対応する現象論

微分表示

ロンドン方程式

マクスウェルの方程式

と組み合わせて

（アンペールの法則）

磁場のスクリーニング＝完全反磁性（マイスナー効果）

巨視的波動関数

p=hk+qA

常伝導状態ではフェルミ面の全ての電子の速度を合計すると v = 0

巨視的波動関数：たくさんの電子の集団が連帯した電子状態

位相とのカップリング　位相ドライブ ジョセフソン効果

電圧標準 高感度磁束計

量子コンピュータ

ミクロな理論　ＢＣＳ理論

巨視的波動関数：たくさんの電子の集団が連帯している

電子はフェルミオン ボゾンならＯＫ　（ボース凝縮）

ペアリング

トンネル現象

超伝導ギャップ＝電子のペアリングエネルギー

∆

臨界磁場：磁場による超伝導の破壊

熱力学的考察

dG = VdP – SdT - MdH

磁束が完全に侵入

超伝導：　　　　　　　磁束が完全に排斥

電子比熱　ギャップ　exp 転移　2次相転移　高磁場　Ｔ２　or exp T

H = 0

２

H > Hc

(常伝導)

常伝導電子比熱

金属の比熱 Cp：　電子の比熱Cel+格子の比熱Cph

Cel= γT

Cph~ βT3 at low T

Cp/T= γ + βT2

金属系超伝導体：　エネルギーギャップ∆ （ 電子ペアはs波対称性＝全ての方向に有限）　　　　　　　　　　　　　　γ = 0　電子比熱は低温極限でゼロに

（デバイモデル）

物質開発

位相とのカップリング　位相ドライブ

Hc1

銅酸化物高温超伝導体La2CuO4 : 絶縁体（半導体） Bi2Sr2Ca2Cu3O10 Tc ~ 90 K

Cu-Oネットワークにキャリアドープ

　　２次元伝導面

xLa xSr YBa2Cu3O6+δ Tc ~ 90 K

La2-xSrxCuO4 Tc ~ 36 K

銅酸化物高温超伝導体

反強磁性絶縁体

Cu3d

Cu3dO2p

Cu3d

in-gap state

E E

強い電子相関

Cu-Oネットワークにキャリア（ホール）ドープ ２次元伝導面

熱伝導度の測定

母物質：モット絶縁体Cu-Oネットワークにキャリア（ホール）ドープ ２次元伝導面

ホール

ホールをドープしても

反強磁性のバックグラウンドが残留

超伝導の発現メカニズム？Cu-Oネットワークにキャリア（ホール）ドープ ２次元伝導面

俗に言うBCSの壁反強磁性の揺らぎが深く関わっている

電荷秩序の揺らぎ様々な秩序の競合　

フォノンの関与（同位体効果）

ホール 高温で気持ち悪くなる

ペアリング対称性

d波対称のペアリング（ｃｆ:水素原子の電子軌道）

状態密度

d波

s波

まとめ電子の凝縮系

固体分子の集合 絶縁体誘電体　強誘電相転移

磁性体　強磁性相転移

メモリ

液晶 半導体

制御可能な伝導度

エレクトロニクストランジスタ

金属フェルミ粒子の液体低次元不安定性（パイエルス相転移）

相転移現象 超伝導相転移

巨視的波動関数

More is different

“… at each new level of complexity, entirely new properties appear, and the understanding of this behavior requires research which I think is as fundamental in its nature as any other”

Philip W. Anderson 1972

Phase transition