Влияние ограниченной геометрии на сверхпроводящие свойства легкоплавких металлов (Обзор)

Abstract

Представлен обзор ряда результатов, полученных при исследовании влияния условий искусственно ограниченной геометрии (размерного эффекта) на сверхпроводящие свойства наночастиц легкоплавких металлов (Hg, Pb, Sn, In). Условия ограниченной геометрии создавали с помощью внедрения расплавов металлов под высоким давлением в нанопористые матрицы двух типов: канальные структуры на основе хризотиловых асбестов и пористые щелочно-боросиликатные стекла. Первые представляют собой систему параллельных нанотрубок с диаметрами наноканалов от 2 до 20 нм и аспектным соотношением канала к его длине до 10⁷, а вторые — случайную дендритную трехмерную систему взаимопересекающихся каналов с технологически регулируемым средним диаметром от 3 до 30 нм. Представлены температурные зависимости сопротивления и теплоемкости в области сверхпроводящего перехода, зависимости критической температуры от среднего диаметра пор, а также определены величины критических магнитных полей.

Представлено огляд ряду результатів, які отримано при дослідженні впливу умов штучно обмеженої геометрії (розмірного ефекту) на надпровідні властивості наночасток легкоплавких металів (Hg, Pb, Sn, In). Умови обмеженої геометрії створювали за допомогою впровадження розплавів металів під високим тиском в нанопористі матриці двох типів: канальні структури на основі хризотилових асбестів та пористі лужноборосилікатні стекла. Перші є системою паралельних нанотрубок з діаметрами наноканалів від 2 до 20 нм та аспектним співвідношенням каналу до його довжини до 10⁷, а другі — випадкову дендритну тривимірну систему взаємоперехрещуваних каналів з технологічно регульованим середнім діаметром від 3 до 30 нм. Представлено температурні залежності опору та теплоємності в області надпровідного переходу, залежності критичної температури від середнього діаметру пор, а також визначено величини критичних магнітних полів.

This is a review of results from studies of the effect of artificially restricted geometry (the size effect) on the superconducting properties of nanoparticles of low-melting metals (Hg, Pb, Sn, In). Restricted geometrical conditions are created by embedding molten metals under high pressure into nanoporous matrices of two types: channel structures based on chrysotile asbestos and porous alkali-borosilicate glasses. Chrysotile asbestos is a system of parallel nanotubes with channel diameters ranging from 2 to 20 nm and an aspect ratio (channel length to diameter) of up to 10⁷. The glasses are a random dendritic three-dimensional system of interconnected channels with a technologically controllable mean diameter of 2–30 nm. Temperature dependences of the resistance and heat capacity in the region of the superconducting transition and the dependences of the critical temperature on the mean pore diameter are obtained. The critical magnetic fields are also determined.