властивість мн. провідників, що складається в тому, що їх електричні. опір стрибком падає до нуля при охолодженні нижче певної критич. темп-ри Тк, характерною для даного матеріалу. С. виявлена у більш ніж 25 металеві. елементів, у великого числа сплавів і інтерметалліч. з'єднань, а також у деяких ПП і полімерів. Рекордно високим значенням Тк (бл. 23 До) володіє з'єднання Nb3Ge (див. Надпровідників).
Основні явища. Стрибкоподібне зникнення опору ртуті при зниженні темп-ри вперше спостерігав голл. фізик X. Камерлінг-Оннес (1911) (рис. 1). Він прийшов до висновку, що ртуть при T = 4,15 До переходить в новий стан, до-рої було названо надпровідним. Дещо пізніше Камерлінг-Оннес виявив, що електричні. опір ртуті відновлюється при Т Тк; б - при Т
Знайдена в дослідах величина заряду ч-ц, що створюють своїм рухом надпровідний струм (е * = 2е), підтверджує Купера ефект, на основі к-якого в 1967 Дж. Бардін, Л. Купер і Дж. Шріффер (США) і Н. Н . Боголюбов (СРСР) побудували послідовну мікроскопіч. теорію С. Згідно Куперу, два ел-на з протилежними спинами, взаємодіючи за посередництвом крист. решітки (обмінюючись фононами), можуть утворювати зв'язаний стан (куперовской пару). Заряд такої пари дорівнює 2е. Пари мають нульовим значенням спина і підкоряються Бозе - Ейнштейна статистиці. У надпровідному металі пари відчувають т. І. бозе-конденсації (див. КВАНТОВА ЖИДКОСТЬ), і тому система куперовских пар володіє св-вом надплинності. Т. о. С. являє собою надтекучість електронної рідини.
При Т = 0 пов'язані в пари все ел-ни провідності. Енергія зв'язку ел-нів в парі вельми мала: вона дорівнює приблизно 3,5 kTк. При розриві пари, що відбувається, напр. при поглинанні кванта електромагнітного магн. поля (фотона) або кванта звуку (фонона), в системі виникають збудження. При відмінній від нуля темп-ре є певна. рівноважна концентрація елем. збуджень (квазічастинок), вона зростає з температурою, а концентрація пар відповідно зменшується. Енергія зв'язку пари визначає т. Н. щілину в енергетичних. спектрі збуджень, т. е. мінім. енергію, необхідну для створення отд. збудження. Природа сил тяжіння між ел-нами, що призводять до утворення пар, взагалі кажучи, може бути різною, хоча у всіх відомих надпровідників ці сили визначаються вз-наслідком ел-нів з фононами. Проте розвиток теорії С. стимулювало пошуки ін. Механізмів С. В цьому плані особлива увага приділяється т. Н. ниткоподібним (одновимірним) і шаруватим (двовимірним) структурам, які мають досить великий провідністю, в яких брало можна очікувати більш інтенсивного тяжіння між ел-нами, ніж в звичайних надпровідниках, а отже, і більш високою темп-ри переходу в надпровідний стан. Явища, родинні С. мабуть, можуть мати місце в ат. ядрах і в деяких косм. об'єктах, напр. в нейтронних зірок.
Практичний. застосування С. безперервно розширюється. Поряд з магнітами надпровідними, сверхпроводящими магнітометрами існує цілий ряд ін. Техніч. пристроїв і виміряє. приладів, заснованих на використанні разл. св-в надпровідників (криоелектроніка). Побудовано надпровідні резонатори, що володіють рекордно високою (до 1010) добротністю; надпровідні елементи для ЕОМ. Надпровідні (тунельні) контакти (див. Джозефсона ЕФЕКТ) застосовують в сверхчувство. вольтметрах і т. д.
Надпровідності - явище, яке полягає в тому, що мно. хім. елементів, з'єднань, сплавів (наз. сверхпроводниками) пріохлажденіі нижче потужність. (Характерною для даного матеріалу) темп-ри Т з спостерігається перехід з нормального в т. Н. надпровідний стан, 3. Характерна експоненціальна залежність Ces дає можливість безпосереднього вимірювання .Отсутствіе цієї залежності свідчить про те, що в деяких точкахповерхності Фермі енергетичних. щілину звертається в нуль. По всій ймовірності. -7 Е * см 2-дуже мала, тому ефект квантування проявляється лише в дуже прецізіоннихексперіментах. Спостереження на досвіді теоретич. передбаченої величини квантаФ 0 стало одним з підтверджень існування куперовских пар, 11 - 10 12 Гц). Для відмінність між надпровідників і нормальним металом стирається. Це относітсяк відображенню в оптич. діапазоні, проте наявність куперовских пар може пріводітьздесь до своєрідного комбінаційному розсіювання світла. При отраженііел.-магн. випромінювання від поверхні надпровідника його спектральний составвключает в себе, крім основної гармоніки (з частотою w0), стоксовского «сателіти», відповідні втрати енергії на розрив пар. Їх частоти непреривнораспределени в діапазоні, причому їх відносна інтенсивність надзвичайно мала. При 0в сверхпроводнике є неспарені електрони, к-які можуть поглощатьел.-магн. кванти будь-якої частоти, і описані вище порогові явища розмиваються.
Мал. 9. Зміна температурної залежності енергетичної щілини при поглинанні високочастотного електромагнітного випромінювання в разі тонкої надпровідної плівки.
Високочастотний ,, електромагнітного магн. поле великої інтенсивності при впливі на сверхпроводнікможет привести до підвищення критич. темп-ри Т з сверхпроводящегоперехода (Г. М. Еліашберг, 1970). Якщо зразок підтримувати при темп-ренесколько вище Т s і опромінювати, то він може стрибком перейти надпровідний стан з кінцевої (В. М. Дмитрієв та ін. 1966) (рис. 9). Роль електромагнітного магн. хвилі може играти потужна звукова хвиля відповідної частоти.
Частоти ультразвуку, к-які можна реально генерувати в надпровіднику, 9 Гц, що набагато менше порогової частоти w п
10 11 Гц. Тому при в поглинанні ультразвуку можуть брати участь лише неспарені електрони (число яких брало експоненціально мало) і в цьому випадку коеф. поглинання звукаоказивается значно менше, ніж в нормальному металі.
Флуктуаційні явища. Поява термодинамічно нерівноважних куперовскіхпар (надпровідних флуктуації) при темп-pax вище Т з приводитк того, що надпровідник, перебуваючи ще в своїй нормальній фазі, як бизаранее «передчуває» наближення надпровідного переходу. У непосредственнойокрестності вище Т с можуть помітно зростати його провідність теплоємність, коеф. поглинання звуку, термо-і коеф. Холла і ін. Увеліченіетеплоёмкості згладжує стрибок, який має місце в самій точці переходу. Длячістого масивного надпровідника область темп-р, в якій істотно вплив флуктуації, можна оцінити як - параметр Гінзбурга - Леванюк, показник ступеня залежить від размерностісістеми]. Ці ефекти стають набагато більш помітними в сплавах і нізкоразмернихсверхпроводніках завдяки зменшенню еф. Кореляція. довжини і ступеня впараметре Гінзбурга - Леванюк. Для аморфних плівок і ниткоподібних кристалів (віскерів) флуктуаційна область темп-р розширюється аж до .Ізбиточная провідність тонкої аморфної плівки товщиною d при Т з
Ця поправка обумовлена додатковим, в порівнянні з одноелектронних,