بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش نمونه های ابررسانای دمای بالای YBCO خالص و آلاییده به اکسید گرافن با درصدهای وزنی0/1 و 0/3 و 1 درصد وزنی به روش سل ژل ساخته شدند. جهت مشخصه یابی نمونه ها از آنالیز طیف پراش پرتو X بهره بردیم. نتایج، تشکیل فاز اورتورومبیک ابررسانایی را برای تمام نمونه ها نشان می دهند. دمای گذار ابررسانایی Tc با اندازه گیری مقاومت ویژه الکتریکی بر حسب دما - ρ-T - به دست آمد. دریافتیم که بر اثر آلایش با اکسیدگرافن، دمای گذار افزایش می یابد.
مقدمه
در سال 1987 ابررسانایی با دمای بحرانی حدود 90 K در ترکیب - YBa2Cu3O7- - YBCO کشف شد. جایگزینی سایر عناصر خاکی نادر مانند Sm به جای Y، در ترکیب YBCO تاثیر چندانی روی Tc نگذاشت و برای نخستین بار مشاهده حالت ابررسانایی در دمایی بیش تر از دمای نیتروژن مایع - 77K - امکان پذیر شد .[1] با توجه به چشم انداز پدیده ابررسانایی و هم چنین نانوفناوری در صنعت، بررسی تأثیر افزودن نانوذرات به ابررساناها اهمیت می یابد. گرافن نام یکی از آلوتروپ های کربن است و دارای ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی میباشد.[2] گرافن به علت داشتن خواص فوق العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، تحرک پذیری حامل های بار، خواص اپتیکی و مکانیکی ویژه، به مادهای منحصربفرد تبدیل شده است.[3]اکسید گرافن نیز یک ماده لایه ای تک اتمی حاوی کربن و هیدروژن و مولکولهای اکسیژن است و بسیار آبدوست می باشد.[4] همچنین از فعالیت شیمیایی بیشتری نسبت به گرافن برخوردار است[5]قبلاً. آلایش اکسید گرافن بر روی ابررسانای MgB2 گزارش شده است7] ،.[6 در این پژوهش اثرات آلایش اکسید گرافن بر روی خواص ابررسانای دمای بالای YBCO را بررسی می نماییم.
آزمایشات تجربی
نمونه های YBCO با استفاده از روش سل ژل ساخته شدند. در این روش با استفاده از مواد اولیه Y - NO3 - 3.6H2O، Cu - NO3 - 2.3H2O، Ba - NO3 - 2 و سیتریک اسید و تهیه محلول 0/5 مولار از آن ها، سل نیلی رنگی تشکیل می شود. با استفاده از اتیلن دی آمین، pH نمونه را به حدود 7 رسانده و با حرارت دادن این سل تا دمای C َِ ، ژل بنفش رنگی به دست می آید. ژل حاصل در دمای C ًٍِ به مدت 2 ساعت حرارت داده می شود. در دمای 230 C دود خرمایی رنگ خارج شده از کوره نشانه آن است که×نیترات ها در حال خروج از ترکیب هستند. پودر سیاه رنگ× به دست آمده به مدت 22 ساعت در دمای C ًًُ کلسینه می شود. سپس قرص های× YBCO خالص و با آلایش 0/1 % wt ، wt 0/3 % و 1 % wt اکسید گرافن ، تحت فشار 500 مگا پاسکال، با قطر 1 سانتی متر آماده شده و در دمای C ًَُ به مدت 19 ساعت در معرض گاز اکسیژن کلوخه سازی می شوند. با توجه به شکل گیری فاز تتراگونال نمونه ها در دمای C ًَُ ، هنگام سرد شدن در دمای 630 C با اکسیژن گیری کامل نمونه ها، گذار تتراگونال؛ اورتورومبیک - O-T - رخ داده و فاز اورتورومبیک ظاهر می شود.[8]
نتایج و بحث
برای اندازه گیری مقاومت ویژه الکتریکی نمونه ها از روش چهار میله ای استفاده نمودیم. شکل 1 - a-d - نمودار مقاومت ویژه الکتریکی نمونه ها ی خالص و آلاییده به اکسید گرافن بر حسب دما را نشان می دهد. در جدول 1 نیز مقادیر به دست آمده برای Tcon، Tcoff، Tcmid و پهنای گذار 7 برای نمونه های خالص و آلاییده به اکسید گرافن آورده شده استبا توجه به مقادیر به دست آمده برای دمای گذار نمونه ها دریافتیم که با آلایش اکسید گرافن، دمای گذار YBCO افزایش می یابد. همان گونه که مشاهده می شود، بیشترین دمای گذار برای آلایش 0/3 % wt اکسید گرافن رخ داده است که Tcmid آن حدود 13 کلوین بیشتر از مقدار آن در نمونه خالص می باشد، اینگونه به نظر می رسد که در مرحله کلوخه سازی، گروه های حاوی اکسیژن از اکسید گرافن جدا شده و اکسیژن در ساختار YBCO وارد شده است و افزایش اکسیژن ها در زنجیره های CuO، موجب افزایش دمای گذار شده است.
پهنای گذار 7 نمونه ها بین 3/5 تا 5/5 کلوین است که حاکی از کیفیت خوب ساخت نمونه هاست. برای تعیین ساختار و فازهای تشکیل شده در نمونه ها از آن ها طیف پراش اشعه ایکس گرفته شد. در شکل 2 طیف XRD نمونه های ابررسانای خالص و آلاییده به 0/1 % wt ، 0/3 % wt و 1 % wt اکسید گرافن آورده شده است . در این شکل پیک اصلی مشخصه فاز اورتورومبیک ابررسانای Y-123 در 2 =32/8 مربوط به صفحات - 031 - برای هر سه نمونه قابل مشاهده است. همچنین قله های مشخص شده در شکل نشان دهنده فاز اورتورومبیک Y- 123 با ثابت های شبکه a=3/8226 Å، b=3/8833 Å و c=11/6630 Å می باشد.
