slides-Cap10

Prévia do material em texto

10. Supercondutividade
10.1 – Fenomenologia
(A) Resistência zero abaixo de Tc
Kamerlingh Onnes 
(Prêmio Nobel em 1913)
1911
(B) Correntes persistentes
• Dada uma corrente elétrica inicial, permanece para “sempre” (> 100.000 anos!)
• Impurezas e fônons não espalham elétrons
(C) Efeito Meissner-Ochsenfeld (1933)
• Supercondutor expulsa o campo magnético do seu interior: 
diamgagneto perfito (levitação)
Correntes superficiais
Supercondutor não é apenas 
um condutor perfeito!
(D) Campo crítico
• O campo magnético pode destruir a supercondutividade
B = H + 4πM (unidades Gaussianas)
B = Ba + μ0M (unidades S.I.)
Campo 
interno
Campo 
aplicado
Tipo I Tipo II
(E) Corrente crítica
• Altas densidades de corrente também podem destruir a supercondutividade
(F) Calor específico
Gap de energias Eg = 2Δ no 
espectro de excitações
(F) Efeito isotópico
Sugere que vibrações cristalinas são importantes
10.2 – Teoria de London
• Heitz e Fritz London, teoria fenomenológica (1935)
(no quadro)
Comprimento de penetração de London
10.3 – Teoria BCS (aspectos qualitativos)
Artigos originais:
• L. N. Cooper, "Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas", Phys. 
Rev. 104 , 1189 (1956): Pares de Cooper
• J. Bardeen, L. N. Cooper, and J. R. Schrieffer, “Microscopic Theory of 
Superconductivity”, Phys. Rev. 106, 162 (1957).
• J. Bardeen, L. N. Cooper, and J. R. Schrieffer, “Theory of 
Superconductivity”, Phys. Rev. 108, 1175 (1957).
Prêmio Nobel em 1972
Ingredientes:
Pares de Cooper
• L. N. Cooper, "Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas", Phys. Rev. 104 , 1189 (1956).
Apesar da interação coulombiana
ser repulsiva, pode haver uma
interação efetiva atrativa entre 
pares de elétrons, mediada por 
vibrações cristalinas (fônons)
Não importa a magnitude da interação atrativa, em um sistema de muitos elétrons ela vai 
sempre produzir um estado ligado.
Elétrons que se emparelham: |k,↑> e |-k,↓>
ℏ𝜔𝐷 Comprimento de coerência 
(tamanho do par de Cooper)
Energia para quebrar o par 
de Cooper = gap 
supercondutor
Distinção entre supercondutores tipo-I e tipo-II (no quadro)