마이크로 디바이스
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초전도(超傳導 , superconduction )
어떤 종류의 금속이나 합금을 절대영도(0 K:－273.16 ℃) 가까이까지 냉각하였을 때, 전기저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상.
초전기전도 ·초전도(超電導)라고도 한다. 초전도가 일어나는 온도는 금속에 따라 다르다. 예를 들면 수은에서는 4.2 K인데, 주석과 니오브의 어떤 종류의 합금에서는 18 K에서 초전도현상을 일으킨다. 그러나 외부에서 강한 자기장이 작용하거나, 금속 내에 흐르고 있는 전류 자체에 의한 자기장이 어떤 한계를 넘으면 이 현상은 소멸되어 전기저항을 가진 보통 상태로 되돌아간다.
1911년 H.K.오네스가 수은을 액체헬륨으로 냉각시키면서 전기저항을 조사했더니 절대영도보다 약간 높은 온도인 4.2 K(－269.2 ℃)에서 전기저항이 없어져 버리는 현상을 발견하고, 이를 초전도현상, 이러한 성질을 나타내는 물질을 초전도체라 하였다. 현재는 납 ·탈륨을 비롯하여 25종의 금속원소와 수천 종의 합금, 화합물에서 이 현상이 일어나는 것이 밝혀졌다.
액체헬륨의 초유동(超流動)과 마찬가지로 극저온에서 양자효과(量子效果)가 나타난 것으로, 처음에는 금속 내에 있는 전도전자의 초유동에 의해서 일어나는 것이라고 생각되었으나, 그 후 초전도상태의 금속은 강한 반자성(反磁性)을 가지며, 자기장이 그 속에 들어가지 못하므로, 이 이론은 성립되지 않는다는 것이 판명되었다. 현재는 금속이온의 격자진동이 매체가 되어 2개의 전도전자가 쌍을 이루어, 전체로서 격자에 의한 저항을 받지 않는 특수한 상태로 변하기 때문에 이 현상이 일어나는 것으로 생각된다.
초전도체에는 자기선속밀도 B가 내부까지 침입하여 상전도영역이 형성되는 것이 있는데, 이것이 경초전도체 또는 제2종 초전도체이며, 니오브 및 많은 합금초전도체가 여기에 속한다. 이것에 대해 자기력선속밀도 B가 표면에서 멈추는 것이 연초전도체 또는 제1종 초전도체이며, 거의 모든 홑원소물질의 초전도체는 이에 속한다. 또 표면에 평행한 자기장이 있으면 표면초전도를 일으키는 경우도 있다. 이 현상의 응용으로서는 비교적 일찍부터 컴퓨터의 소자로서 클라이오트론이 개발되었으며, 또 핵물리학의 분야에서 기포상자의 전자석이나 가속장치의 이온류집속용 전자석 등에 쓰이는 초전도자석이 있다. 초전도체는 전기저항이 없어 저항에 의한 발열 ·열손실을 막을 수 있고, 세기가 큰 전류를 흘려서 강한 자기장을 만들 수 있기 때문에 초전도체를 이용한 전자석의 실용화가 연구되고 있다.
초전도재료 ( 超電導材料 , superconducting material )
초전도 특성을 가지고 있는 재료.
아주 저온에서 초전도현상을 일으키므로, 이것을 선재(線材)로 가공하여 초전도코일의 권선 등으로 사용한다. 현재 알려져 있는 초전도체는 니오브 ·바나듐과 같은 원소를 함유하는 합금, 또는 금속화합물인데, 그 중에서도 잘 알려져 있는 것은 니오브-지르코늄(지르코늄 약 20 %)합금, 니오브-티탄(티탄 약 40 %)합금, 니오브-주석의 화합물 Nb3Sn 및 바나듐-갈륨의 화합물 V3Ga 등이다. 이들 재료가 초전도현상을 보이는 온도의 상한(上限)은 각각 10.8 K, 9.7 K, 18.0 K,14.5 K이다.
출처:http://100.naver.com/100.nhn?docid=147466
저온물리학 (低溫物理學, low temperature physics])
온도를 내리면 물질을 구성하는 구성원자는 열진동(熱振動)이 작아져서 더욱 안정되고 질서 있는 상태가 되어, 높은 온도에서는 열진동 때문에 관측되지 못했던 여러 특성이 관측된다. 1908년 H.K.오네스가 헬륨의 액화에 성공한 이래 발전된 분야로, 현재는 절대영도(絶對零度:0K) 근방까지 온도를 내릴 수 있게 되었다. 따라서 저온물리학이라 하면 액체헬륨의 끓는점인 4.2K 이하의 온도에서 물리현상을 연구하는 것을 뜻하는 경우가 많다.
액체헬륨과 같은 양자액체(量子液體), 고체헬륨·고체수소와 같은 양자고체(量子固體), 초전도(超傳導), 자성, 전자의 성질, 초저온의 생성 또는 그 측정법, 저온에서의 측정장치 개발 등이 연구대상이다. 공업 분야에서는 기술적 측면에서 연구 결과가 많이 이용될 것이며, 초전도자석은 이미 실용화되었다.
출처:http://100.naver.com/100.nhn?docid=133858
저온에서 물질의 성질
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