اندازهﮔﯿﺮی ﭘﺬﯾﺮﻓﺘﺎری مغناطیسی متغیر (AC) درابررسانای دمای ﺑﺎﻻی YBCO آﻻﯾﯿﺪه با نانوذرات نقره

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

غلامعباس شمس ¹ (گروه فیزیک دانشکده علوم دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز)
مهرداد ابراهیم نژاد ² (گروه فیزیک، (دانشکده علوم، کشاورزی و فن آوری های نوین)، واحد شیراز، دانشگاه ازاد اسلامی، شیراز، ایران)

تاريخ الإرسال : 18 الأربعاء , جمادى الأولى, 1443 تاريخ التأكيد : 24 الجمعة , رجب, 1443 تاريخ الإصدار : 17 الإثنين , ربيع الثاني, 1443

الکلمات المفتاحية: YBCO, اﺑﺮرﺳﺎﻧﺎی دﻣﺎی ﺑﺎﻻ, ﭘﺬﯾﺮﻓﺘﺎری ﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴﯽ, ﻧﺎﻧﻮ ذرات ﻧﻘﺮه,

ملخص المقالة :

در این ﭘﮋوﻫﺶ ﭘﺬﯾﺮﻓﺘﺎری مغناطیسی AC در ابررسانای دمای ﺑﺎﻻی YBCO آﻻﯾﯿﺪه شده با نانوذرات نقره ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ قرار ﮔﺮﻓﺖ. ابررسانای دمای ﺑﺎﻻی YBCO با درصدهای وزنی آﻻﯾش ۰۰/۰x=، ۰۶/۰x=، ۱۰/۰x= و ۳۰/۰x= ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش واﮐﻨﺶ حالت ﺟﺎﻣﺪ ﺳﺎﺧﺘﻪ شد. آﻧﺎﻟﯿﺰ  XRD نمونه‌ها فاز ارﺗﻮروﻣﺒﯿﮏ ابررسانا و ﺗﻘﺎرن ﮔﺮوه ﻓﻀﺎیی Pmmm را نشان دادﻧﺪ. تحلیل ﺗﺼﺎوﯾﺮ میکروسکوپ الکترونی روﺑﺸﯽ (SEM) مربوط به ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژی ﺳﻄﺤﯽ مواد ابررسانای خالص  Y123 و آلایش  یافته  با نانوذرات نقره (Y123+x wt%Ag)، کاهش اندازه دانه  و ساختارهای متراکم را دراثر افزایش نانوذرات نقره ﻇﺎهر ﻧﻤﻮدﻧد.  ﻗﺴﻤﺖهای حقیقی ﭘﺬﯾﺮﻓﺘﺎری مغناطیسی، رﻓﺘﺎر دﯾﺎمغناطیسی ذاﺗﯽ  و اﺗﺼﺎﻻت  ﻣﺮزدانه‌ای را ﻧﻤﺎﯾﺎن  ﺳﺎﺧﺘﻪ و ﻣﻮﻟﻔﻪهای ﻣﻮﻫﻮمی ﭘﺬﯾﺮﻓﺘﺎری مغناطیسی، اﺗﻼف  اﻧﺮژی ﻧﺎﺷﯽ از ﻧﻔﻮذ ﺷﺎر و ﺣﺮﮐﺖ ﮔﺮدﺷﺎرها در ﻣﺮز دانه‌ها را نشان دادﻧﺪ. از ﺑﺮرﺳﯽ نمودار حقیقی ﭘﺬﯾﺮﻓﺘﺎری مغناطیسی نمونه خالص Y123  دمای ﺑﺤﺮاﻧﯽ 92 کلوین به دست  آﻣﺪ و دﯾﺎﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺲ ﮐﺎﻣﻞ در ﺗﻤﺎمی نمونه‌ها (۰۰/۰، ۰۶/۰، ۱۰/۰ و ۳۰/۰x=) مشاهده گردید. همچنین ﻫﻤﻪ نمونه‌ها با وجود نانوذرات نقره به ﻃﻮر ﮐﺎﻣﻞ ابررسانا ﺑﺎﻗﯽ ﻣﺎﻧﺪه و اﻓﺰودن نانوذرات نقره دمای ﺑﺤﺮاﻧﯽ را کاهش و ﭼﮕﺎﻟﯽ جریان ﺑﺤﺮاﻧﯽ را افزایش داد. نتیجه این که بر ﻣﺒﻨﺎی ﻣقادیر به دست آﻣﺪه ﻣﺎکزﯾﻤﻢ جریان ژوزﻓﺴﻮن و اﻧﺮژی ﺟﻔﺖ شدﮔﯽ بین‌دانه‌ای ژوزﻓﺴﻮن، 10/0x= بهترین درصد وزنی برای Ag در ﻣﯿﺎن نمونه‌های آﻻﯾﯿﺪه شده Y123 است. در حقیقت اﻧﺮژی ﺟﻔﺖ شدﮔﯽ بین‌دانه‌ای ژوزﻓﺴﻮن  باعث افزایش نیروی مهارکننده شده که این خود افزایش ﭼﮕﺎﻟﯽ جریان ﺑﺤﺮاﻧﯽ را به دﻧﺒﺎل ﺧﻮاﻫﺪ داﺷﺖ.
 

المصادر:

1. Wu, M. K., Ashburn, J. R., Torng, C., Hor, P. H., Meng, R. L., Gao, L., ... & Chu, A. (1987). Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure. Physical review letters, 58(9), 908. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.58.908


2. Hor, P. H., Gao, L., Meng, R. L., Huang, Z. J., Wang, Y. Q., Forster, K., ... & Torng, C. J. (1987). High-pressure study of the new Y-Ba-Cu-O superconducting compound system. Physical review letters, 58(9), 911. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.58.911


3. Shams, G., & Ranjbar, M. (2019). Conductivity Fluctuation and Some Parameters of High temperature Superconductor Polycrystalline Y 1 Ba 2 Cu 3 O 7− δ doped with Silver Nanoparticles. Brazilian Journal of Physics, 49(6), 808-819. https://doi.org/10.1007/s13538-019-00701-5


4. Cui, X. M., Liu, G. Q., Wang, J., Huang, Z. C., Zhao, Y. T., Tao, B. W., & Li, Y. R. (2007). Enhancement of critical current density of YBa2Cu3O7− δ thin films by nanoscale CeO2 pretreatment of substrate surfaces. Physica C: Superconductivity, 466(1-2), 1-4. https://doi.org/10.1016/j.physc.2007.04.223


5. Bartůněk, V. I. L. É. M., & Smrčková, O. L. G. A. (2010). Nanoparticles and superconductors. Ceramics-Silikáty, 54(2), 133-138.


6. Abd-Ghani, S. N., Wye, H. K., Kong, I., Abd-Shukor, R., & Kong, W. (2014). Enhanced Transport Critical Current Density of NiO Nano Particles Added YBCO Superconductors. In Advanced Materials Research (Vol. 895, pp. 105-108). Trans Tech Publications Ltd. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.895.105


7. Ghaedsharafi, N., Soltani, Z., & Shams, G. (2021). Tin-oxide nanoparticles doping impact in the polycrystalline superconducting Y3Ba5Cu8O18±𝛿 and Y1Ba2Cu3O7−𝛿 composits Applied Physics A, 127(2), 1-12. https://doi.org/10.1007/s00339-020-04222-w


8. Ghahramani, S., Shams, G., & Soltani, Z. (2021). Comparative Investigation of the Effect of Titanium Oxide Nanoparticles on Some Superconducting Parameters of Y3Ba5Cu8O18±δ and Y1Ba2Cu3O7-δ Composites. Journal of Electronic Materials, 1-14. https://doi.org/10.1007/s11664-021-09012-5


9. Görür, O., Terzioğlu, C., Varilci, A., & Altunbaş, M. (2005). Investigation of some physical properties of silver diffusion-doped YBa2Cu3O7−x superconductors. Superconductor Science and Technology, 18(9), 1233.
    https://doi.org/10.1088/0953-2048/18/9/016


10. Mendoza, E., Puig, T., Varesi, E., Carrillo, A. E., Plain, J., & Obradors, X. (2000). Critical current enhancement in YBCO–Ag melt-textured composites: influence of microcrack density. Physica C: Superconductivity, 334(1-2), 7-14. https://doi.org/10.1016/S0921-4534(00)00098-8


11. Farbod, M., & Batvandi, M. R. (2011). Doping effect of Ag nanoparticles on critical current of YBa2Cu3O7− δ bulk superconductor. Physica C: Superconductivity, 471(3-4), 112-117. https://doi.org/10.1016/j.physc.2010.11.005


12. Diko, P., Fuchs, G., & Krabbes, G. (2001). Influence of silver addition on cracking in melt-grown YBCO. Physica C: Superconductivity, 363(1), 60-66. https://doi.org/10.1016/S0921-4534(01)00622-0


13. Joo, J., Kim, J. G., & Nah, W. (1998). Improvement of mechanical properties of YBCO-Ag composite superconductors made by mixing with metallic Ag powder and solution. Superconductor Science and Technology, 11(7), 645. https://doi.org/10.1088/0953-2048/11/7/006


14. Mohammad Ali Omodifard, Babak Hashemi, and Mohsen Babaiee, Effect of Neodymium and Yttrium oxides on the Structural and Electrochemical Properties of LiFePO4/C Composite as Cathode of lithium ion Batteries Synthesized by Solid State Method. Quarterly Journal of New Materials, 2021; 11 (42): 107–122. [in Persian]


15. Holzwarth, U., & Gibson, N. (2011). The Scherrer equation versus the'Debye-Scherrer equation'. Nature nanotechnology, 6(9), 534-534. https://doi.org/10.1038/nnano.2011.145


16. Shams, G., Mahmoodinezhad, A., & Ranjbar, M. (2018). Magnetic Levitation and Some Mechanism of YBa 2 Cu 3 O 7-δ Superconductor Doped with Nano-sized Al 2 O 3. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science, 42(4), 2337-2343. https://doi.org/10.1007/s40995-017-0451-2


17. Ramli, A., Shaari, A. H., Baqiah, H., Kean, C. S., Kechik, M. M. A., & Talib, Z. A. (2016). Role of Nd2O3 nanoparticles addition on microstructural and superconducting properties of YBa2Cu3O7-δ ceramics. Journal of Rare Earths, 34(9), 895-900. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(16)60112-6


18. Bhargava, A., Mackinnon, I. D., Yamashita, T., & Page, D. (1995). Bulk manufacture of YBCO powders by coprecipitation. Physica C: Superconductivity, 241(1-2), 53-62. https://doi.org/10.1016/0921-4534(94)00638-5


19. Falahati, S., Saeb, F., & Daadmehr, V. (2019). Structural and superconducting properties of YBa2Cu3-xMxOy (M= Ag, Al). Iranian Journal of Physics Research, 9(1), 43-47.


20. Wang, X. L., Horvat, J., Gu, G. D., Uprety, K. K., Liu, H. K., & Dou, S. X. (2000). Enhanced flux pinning by Fe point defects in Bi2Sr2Ca (Cu1− xFex) 2O8+ δ single crystals. Physica C: Superconductivity, 337(1-4), 221-224. https://doi.org/10.1016/S0921-4534(00)00105-2


21. Chaud, X., Prikhna, T., Savchuk, Y., Joulain, A., Haanappel, E., Diko, P., ... & Soliman, M. (2008). Improved magnetic trapped field in thin-wall YBCO single-domain samples by high-pressure oxygen annealing. Materials Science and Engineering: B, 151(1), 53-59. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2008.02.006


22. Sangchaisri, S., Longhan, N., & Kruaehong, T. (2017). Investigation of Superconductivity and Crystal Structure of Y123, Y358 and Y3-8-11 Prepared by Solid State Reaction and Melt Process. J. Mater. Sci. Appl. Energy 6(3), 233. http://jmsae.snru.ac.th/wp-content/uploads/2017/12/11-V6-N3-9


23. Hannachi, E., Slimani, Y., Azzouz, F. B., & Ekicibil, A. H. M. E. T. (2018). Higher intra-granular and inter-granular performances of YBCO superconductor with TiO2 nano-sized particles addition. Ceramics International, 44(15), 18836-18843. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.07.118


24. Dew-Hughes, D. (2001). The critical current of superconductors: an historical review. Low temperature physics, 27(9), 713-722. https://doi.org/10.1063/1.1401180


25. Salamati, H., & Kameli, P. (2003). Effect of deoxygenation on the weak-link behavior of YBa2Cu3O7− δ superconductors. Solid state communications, 125(7-8), 407-411. https://doi.org/10.1016/S0038-1098(02)00809-8


26. Sarmago, R. V., & Singidas, B. G. (2004). Low field AC susceptibility of YBCO: the frequency and field dependence of intra-and intergrain coupling losses in the absence of vortices. Superconductor Science and Technology, 17(9), S578. https://doi.org/10.1088/0953-2048/17/9/023


27. Clem, J. R. (1988). Granular and superconducting-glass properties of the high-temperature superconductors. Physica C: Superconductivity, 153, 50-55. https://doi.org/10.1016/0921-4534(88)90491-1


28. Slimani, Y., Hannachi, E., Salem, M. B., Azzouz, F. B., & Salem, M. B. (2018). Comparative study of electrical transport and magnetic measurements of Y 3 Ba 5 Cu 8 O 18±δ and YBa 2 Cu 3 O 7− δ compounds: intragranular and intergranular superconducting properties. Applied Physics A, 124(2), 1-10. https://doi.org/10.1007/s00339-017-1547-4


29. Bean, C. P. (1962). Magnetization of hard superconductors. Physical review letters, 8(6), 250. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.8.250


30. Slimani, Y., Hannachi, E., Ekicibil, A. H. M. E. T., Almessiere, M. A., & Azzouz, F. B. (2019). Investigation of the impact of nano-sized wires and particles TiO2 on Y-123 superconductor performance. Journal of Alloys and Compounds, 781, 664-673. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.12.062


31. Awang Kechik, M. M. (2011). Improvement of critical current density in YBa2Cu3O7-δ films with nano-inclusions (Doctoral dissertation, University of Birmingham). http://etheses.bham.ac.uk/id/eprint/2930


32. Deguchi, K., Tanatar, M. A., Mao, Z., Ishiguro, T., & Maeno, Y. (2002). Superconducting double transition and the upper critical field limit of Sr 2 RuO 4 in parallel magnetic fields. Journal of the Physical Society of Japan, 71(12), 2839-2842. https://doi.org/10.1143/jpsj.71.2839


33. Halim, S. A., Mohamed, S. B., Azhan, H., & Khawaldeh, S. (1999). Effect of Ba and Zn doping in Bi2Pb0. 6Sr2Ca2Cu3Oδ superconductors using ac susceptibility measurements. Journal of materials science, 34(12), 2813-2819. https://doi.org/10.1023/A:1004670931858