第二種超伝導体とは？ わかりやすく解説

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/01/13 03:48 UTC 版)

「臨界磁場」の記事における「第二種超伝導体」の解説

第二種超伝導体（だいにしゅちょうでんどうたい、英: type Ⅱ superconductor）とは、主に化合物からできている超伝導体で、磁場の強さをあげていくと、内部のひずみや不純物などの常伝導体に磁場が侵入するが、電気抵抗ゼロのまま超伝導と常伝導が共存した状態になることができる超伝導体である。臨界磁場はHc1とHc2の二種類をもつ。大きな磁場をかけても、常伝導状態の部分にいわば磁束の逃げ道が出来ているため、超伝導状態を維持することができる。さらに磁場を強くしていくと超伝導状態は完全に壊れる。第二種超伝導体は第一種超伝導体に比べ、数十倍～数百倍の磁場を加えても超伝導状態を維持できるため、超伝導磁石のコイル等の実用化には第二種超伝導体が必須である。ニオブチタンやニオブスズを用いた超伝導電磁石は実用されており、核磁気共鳴に使われている。合金や化合物からなる超伝導体、銅酸化物高温超伝導体、ニオブ（Nb）とバナジウム （V）は第二種超伝導体である。 超伝導体内部に磁束が進入している状態のときにピン止め効果が起きるのも第二種超伝導体の特徴である。超伝導状態部分に囲まれた常伝導状態部分を通る磁束はh/2πeの整数倍（hはプランク定数、eは素電荷）の値しかとることができない。これは超伝導状態部分で、クーパー対を形成している電子の位相の周期的境界条件によるもので磁束の量子化と呼ばれる。 図では超伝導状態と超伝導と常伝導の共存状態との境目の磁場が臨界磁場Hc1、超伝導と常伝導が共存状態から常伝導状態との境目の磁場が臨界磁場Hc2である。

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