리처드 뉴록,신시내티 대학의 물리학 교수는 20 년 동안 초전도 물질의 물리학을 공부했다.여기에 그의 설명이 있습니다.
조셉슨 접합부는 초전도 물질의 두 층 사이에 비초전도 물질의 얇은 층을 끼워 만든다. 이 장치는 1962 년에 초전도 전자 쌍이 한 초전도체에서 다른 초전도체로 비 초전도 장벽을 통해 바로”터널”할 수 있다고 예측 한 브라이언 조셉슨의 이름을 따서 명명되었습니다. 그는 또한 전류의 정확한 형태를 예측하고접합점에 대한 전압 관계. 실험적 연구는 그가 옳았다는 것을 증명했으며,조셉슨은 1973 년 노벨 물리학상을 수상했습니다.일.그는 1973 년 노벨 물리학상을 수상했습니다.
조셉슨 접합부의 독특하고 중요한 특징을 이해하기 위해서는 먼저 초전도의 기본 개념과 특징을 이해해야 한다. 많은 금속과 합금을 매우 낮은 온도(절대 영도 20 도 이내)로 냉각 시키면 위상 전환이 발생합니다. 이”임계 온도”에서 금속은 전기 저항을 갖는 정상 상태에서 직접 전류의 흐름에 본질적으로 저항이없는 초전도 상태로 이동합니다. 세라믹 재료로 만들어진 최신 고온 초전도체는 동일한 동작을 나타내지 만 더 따뜻한 온도에서 나타납니다.
금속에 있는 전자가 쌍을 이루게 된다. 임계 온도 이상으로 두 전자 사이의 순 상호 작용은 반발합니다. 그러나 임계 온도 이하에서는 두 전자 사이의 전반적인 상호 작용이 매우 약간 매력적이게되는데,이는 전자가 금속의 티온 격자와 상호 작용 한 결과입니다.
이 아주 약간의 매력은 그들이 낮은 에너지 상태로 떨어져서 에너지”갭을 열어줍니다.”에너지 갭과 낮은 에너지 상태 때문에 전자는 격자의 이온에 의해 흩어지지 않고 움직일 수 있습니다(따라서 전류가 흐를 수 있습니다). 이온이 전자를 산란시킬 때,그것은 금속에 전기 저항을 일으킨다. 초전도체에는 전기 저항이 없으므로 에너지 손실이 없습니다. 그러나 임계 전류라고 불리는 최대 과전류가 흐를 수 있습니다. 이 임계 전류 위의 재료는 정상입니다. 한 가지 다른 매우 중요한 속성이 있습니다:금속이 초전도 상태로 들어가면 자기장이 너무 크지 않은 한 모든 자기장을 배출합니다.
조셉슨 접합부에서,두 개의 초전도체를 분리하는 비초전도 장벽은 매우 얇아야 한다. 배리가 절연체인 경우,두께가 30 옹스트롬 이하여야 합니다. 장벽이 다른 금속(비 초전도)인 경우 몇 미크론 두께가 될 수 있습니다. 임계 전류에 도달 할 때까지 과전류는 장벽을 가로 질러 흐를 수 있으며 전자 쌍은 저항없이 장벽을 가로 질러 터널을 통과 할 수 있습니다. 그러나 임계 전류가 초과되면 접합부를 가로 질러 다른 전압이 발생합니다. 그 전압은 다음에 달려 있습니다.시간-즉,그것은 교류 전압입니다. 이로 인해 접합부의 임계 전류가 낮아져 더 많은 정상 전류가 흐릅니다.
이 교류 전압의 주파수는 접합부를 가로 질러 밀리 볼트 당 거의 500 기가 헤르츠입니다. 따라서,접합부를 통해 전류가 임계 전류보다 작은 한,전압은 0 이다. 전류가 임계 전류를 초과하자마자 전압은 0 이 아닙니다그러나 시간이 지남에 따라 진동합니다. 한 상태에서 다른 상태로의 변화를 감지하고 측정하는 것은 조셉슨 접합에 대한 많은 응용 프로그램의 핵심입니다.
전자 회로는 조셉슨 접합부,특히 디지털 논리 회로에서 만들 수 있습니다. 많은 연구자들이 건물을 짓고 있습니다.조셉슨 논리를 사용하는 초고속 컴퓨터. 초전도 양자 간섭 장치의 약어-조셉슨 접합은 오징어라는 회로로 유행 할 수있다. 이러한 장치는 매우 민감하며 매우 민감한 자력계 및 전압계를 구성하는 데 매우 유용합니다. 예를 들어,피코 볼트를 측정 할 수있는 전압계를 만들 수 있습니다. 그것은 다른 사용 가능한 볼트 미터보다 약 1,000 배 더 민감합니다.
오징어는 루프를 방해하는 두 개의 조셉슨 접합이있는 루프로 구성됩니다. 유체는 루프의 영역을 관통하는 자기장의 총량에 매우 민감합니다.
오징어는 다양한 분야에서 연구에 사용되고 있습니다. 뇌는 전기적으로 작동하기 때문에 신경학적 전류에 의해 생성된 자기장을 감지함으로써 뇌의 활동을 모니터링할 수 있습니다. 또한 지질 연구를 위해 오징어 자력계를 사용하여 지구 필드의 과거 지구 물리학 적 변화의 잔해를 탐지 할 수 있습니다.바위.
마찬가지로,주변 자기장의 변화는 바다 표면 아래를 지나가는 잠수함에 의해 생성되며,미 해군은 잠수함 탐지를위한 오징어에 매우 관심이 있습니다. 오징어는 또한 특별히 설계된 전압계,자력계 및 서셉 토 미터 및 스캐닝 오징어 현미경의 연구 실험실에서 상당한 용도로 사용됩니다. 이 마지막 도구에서 오징어는 샘플 표면을 스캔하고 샘플 표면의 자기 변화는 이미지를 생성합니다.
