Superconductividad II

Hola amigos de Steemit:
En el post https://steemit.com/spanish/@emily61/superconductividad hablé sobre la superconductividad y un poco de la historia de cómo se descubrió y como se ha avanzado en este campo y muchas inquietudes que aun están planteadas en el tema.
En esta oportunidad, comenzaré mostrando una tabla de los superconductores de mayor temperatura crítica y posteriormente presentaré los aspectos más relevantes de una de las teorías desarrolladas para explicar el fenómeno.

La mayoría de estos materiales presenta anisotropía granular y presentan nuevas características con relación a los superconductores clásicos para los que la máxima T_C es 28 K.

Teoría de Ginzburg-Landau:


Esta teoría fenomenológica se basa en expresar la energía entre las fases normal y superconductora en términos de un parámetro de orden complejo:

Ψ=|Ψ(r,t)|exp[iφ(r,t)]

Que representa la función de onda del estado superconductor. La densidad de pares viene dada por:

ρ=|Ψ(r,t)|²
Ellos agregan dos términos a la energía: uno debido a considerar que debido al gradiente que posee el gradiente se origina una energía cinética y el otro debido a la contribución del campo magnético. Así la ecuación que representa la evolución del sistema y que es la esencia de la teoría de Ginzburg-Landau queda:

αΨ+β|Ψ|² Ψ+1/(2m_s ) |-ih∇-q/c A|² Ψ=0

Los parámetros α y β determinan la diferencia entre las densidades de energía libre entre los estados normal y superconductor y A es el potencial vector (la inducción magnética B=∇xA). El problema central en esta aproximación se reduce a minimizar la contribución magnética total al estado superconductor, sujeta a las condiciones de contorno adecuadas. En esta teoría también se introduce el parámetro κ(T) (κ es proporcional al inverso de ξ, donde ξ es una distancia conocida como “longitud de coherencia”).
En caso que κ<1/√2 la solución analítica lleva a una superficie de energía positiva en la interfaz N-S que se cumple en los superconductores tipo I. En caso contrario κ>1/√2 los superconductores son de tipo II. Los dos tipos de conductores se esquematizan en la siguiente figura 1. Los superconductores tipo I tiene una transición abrupta, convirtiéndose en diamagnetos perfectos al llegar a la temperatura o campo crítico, pero en los tipo II la transición es gradual al llegar a H_C1, después hay un estado mixto hasta llegar a H_C2.
Desde el punto de vista termodinámico, el estado superconductor es más ordenado que el estado normal, por lo que su entropía es menor.
En la figura 2 se muestra la curva de resistividad para un compuesto de YBaCuO en función de la Temperatura y en la figura 3 se muestra la curva de susceptibilidad magnética para un compuesto de YBaCuO en función de la Temperatura.

Es interesante tanto en propiedades eléctricas como magnéticas, en la temperatura crítica ocurre es cambio abrupto de la propiedad. En el caso de la susceptibilidad magnética quisiera hacer notar la diferencia entre el enfriamiento y el calentamiento.

Referencias

1-https://es.wikipedia.org/wiki/Superconductividad
2- Maechtle, W. La física ciencia revolucionaria en el mundo actual. 1975
3- Núñez R, J. Trabajo de Grado. Licenciatura en Física. LUZ. 1991
4- Chávez, E. Trabajo de Ascenso para Agregado. LUZ. 2000