釔鋇銅氧檢視原始碼討論檢視歷史
| 釔鋇銅氧 | |
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釔鋇銅氧，1987年1月，休斯頓大學的朱經武和他的學生，阿拉巴馬大學亨茨威爾分校的吳茂昆及其學生，共同發現了釔鋇銅氧，也因此引發了對新高溫超導材料的研究熱潮。YBCO是首個超導溫度在77K以上的材料，也就是說它的超導轉變溫度高於液氮的沸點(77K)，用相對便宜的液氮就可以冷卻。之前發現的超導體都必須用液氦(4.2K)或液氫冷卻(20 K)。
基本信息
英文名稱:Yttrium barium copper oxide(YBCO)
中文名稱:釔鋇銅氧 [1]
化學式:YBa2Cu3O7
簡介
合成方法
400℃下在馬弗爐中乾燥反應試劑Y2O3、CuO、BaCO3 2h。準確稱取0?5g BaCO3和相應量的Y2O3、CuO(Y∶Ba∶Cu=1∶2∶3)，在乾淨的乳缽中研磨反應物直至沒有見到白色的片狀固體(大約需要10min)。模壓1~3個混合物小圓片(d=13mm，厚1~2mm)，置於氧化鋁舟中。使用程序控制的電爐按下列步驟進行加熱:
(1)加熱到930℃，維持12h; [2]
(2)冷卻到500℃，維持1h;
(3)以每小時50℃的速度降溫到400℃;
(4)冷卻到室溫。
當爐子溫度低於400℃，可以用鉗子取出釔鋇銅氧，放在絕緣板上冷卻。
貯存方法
保持貯藏器密封、儲存在陰涼、乾燥的地方。避免與強氧化物、潮濕接觸。確保工作間有良好的通風或排氣裝置。
泄漏應急處理
去除着火源。
防止進入排水溝。
用任何可能的方法收容泄漏物。
在安全的情況下, 堵漏。
釔鋇銅氧及其容器必須用安全的方法銷毀。
用水和洗滌劑清潔地板以及所有被釔鋇銅氧污染的東西。
結構
YBCO為鈣鈦礦缺陷型層狀結構，含有CuO-CuO2-CuO2-CuO交替的層，CuO2層可以有變形和皺褶。釔原子存在於CuO2和CuO2層中，BaO層則在CuO與CuO2兩層之間。
當YBa2Cu3O7中氧原子計量小於7時，根據具體數值的不同，這些非計量化合物結構可以有差異，可以化學式中的δ來表示。 = 1時為四方結構，CuO層(Cu(1))的O(1)為空，不顯示超導性。略微增加氧的含量會增加O(1)的占有率。δ< 0.65時b軸形成Cu-O鏈，結構變為正交，晶格參數分別為a=3.82、b=3.89及其c=11.68Å。當δ ~0.07時超導性最佳，O(1)中只有少數幾個為空。
有證據顯示，當其它原子取代Cu和Ba時，超導性發生在Cu(2)O層，Cu(1)O(1)鏈只用作儲存電荷(charge reservoirs)。然而鐠取代釔後形成化合物的超導性與此相矛盾。
釔鋇銅氧的超導長度規表現出各向異性，穿透深度(,)，相干長度(,)。雖然a-b平面的相干長度是c軸的6倍之多，但與傳統的超導體，如鈮()相比仍顯得較小。這意味着其超導態易受到界面或晶胞缺陷的影響，因此對製作YBCO時的儀器要求增高，並且YBCO對潮濕環境相當敏感。
應用
釔鋇銅氧高溫超導體有很多實際中的應用，例如可用作核磁共振成像、磁懸浮設施以及約瑟夫森結中的磁體。
主要有兩個問題限制了YBCO在超導方面的應用:
第一，YBCO單晶有很高的臨界電流密度，至於多晶則很低(保持超導態時僅能通過很小的電流)。這是由材料的晶粒界面造成:當晶界角大於約5°時，超導電流就無法越過界面。這個問題可由通過化學氣相沉積製備薄膜或調準晶界得到改善。
第二，此類的氧化物材料很脆，以傳統方法製成線狀並不能很好地保留其超導性質。
另外，很多情況下大規模冷卻物體至液氮的溫度並不十分實際。
表面改性
表面改性常會導致材料的新性質。表面改性的YBCO可衍生出許多性質，如抑制腐蝕、黏合聚合物、成核，製備有機超導體/絕緣體/高溫超導體以及製備金屬/絕緣體/超導體隧道結。[7]
這些分子層狀材料可用循環伏安法製備。目前已製得烷基胺、芳香胺和硫醇與YBCO形成的材料，它們穩定性不一。有理論認為在這其中胺扮演路易斯鹼，與YBa2Cu3O7中路易斯酸性的Cu位點結合生成穩定的配位鍵。