Süperiletkenlik, süperiletkenliğe geçme sıcaklığı denilen
kritik bir sıcaklığın (Tc) altında belirli malzemelerdeki DC direncin
yokluğunu tanımlar; malzemenin süperiletken duruma (Meissner-Ochsenfeld etkisi)
geçişi, hacminden zayıf (kritik değer Hc’nin altında) bir magnetik
alan çıkışıyla birarada oluşur.
Günümüzde süperiletkenlik özellikli 500'den fazla saf
element ve alaşım vardır. Güçlü magnetik alanlardaki davranışlarına göre,
bunlar tip I ve tip II süper iletkenler olarak sınıflandırılır.
Tip I süperiletkenlerde (silindir ekseninin dış magnetik
alanın yönüyle çakıştığı silindirik örnekler), dış magnetik alan kritik değere
(Hc) ulaştığında alan, süperiletkene çok hızlı bir şekilde nüfuz
eder ve malzeme tüm hacmi boyunca normal haline, yani süperiletken olmayan
durumuna geçer. Tip I süper iletkenler, Nb, V ve bazı alaşımlar dışındaki tüm
süper iletken elementleri kapsar.
Tip II süperiletkenlerde dış magnetik alan kritik değere (Hc1,
ilk kritik alan denir) ulaştığında, süperiletken ‘karışım durum’a geçer; böyle
bir durumun içinde süperiletken bir magnetik alandır ve dış magnetik alan
ikinci bir kritik alana (Hc2) ulaşıncaya kadar artar (Abrikosov
vortekslerinin süper iletkene girmesinden dolayı). İkinci kritik alana
ulaşıldığında malzeme, ince bir yüzey tabakası hariç, tümüyle normal durumuna
döner. İnce tabakanın süperiletkenliği, kritik alan Hc3 = 1.69 x Hc2
olduğunda, kaybolur. Tip II süper iletkenler olarak alaşımlar ve kompozit malzemeler
(NbTi, Nb3Ge, vs.) ve Nb, V sayılabilir.
Süperiletkenlik fenomeni, 1911'de Hollandalı fizikçi
Kamerlingh Onnes tarafından keşfedilmiştir (Nobel Ödülü 1913). Süperiletkenlik
olayı, magnetik alanlar ve küçük boyutlu elektrik motorlarında, bilgisayarın
mantığı ve bellek hücrelerinde, kuantum bilgisayarın elementlerinde ve yüksek
hassasiyette elektronik cihazların hazırlanmasında kullanılmaktadır.
Şekil: (a) Süperileken kritik sıcaklık-direnç eğrisi, (b) TipI ve Tip
II süperiletkenler ve kritik alanlar
