¿Por qué no todos los metales se vuelven superconductores al bajar la temperatura ambiente?

El aluminio se convierte en un superconductor a una temperatura por debajo 1.91 K. Pero estoy bastante seguro de que todos los metales no exhiben superconductividad incluso cuando la temperatura se reduce a nanokelvin o menos. ¿Por qué no todos los metales se vuelven superconductores?

A excepción del litio, los metales monovalentes no se vuelven superconductores (álcalis, metales de acuñación). Algo que ver con una simple superficie de Fermi.
@ mithusengupta123 ¿Aprendió que todos los materiales, en general, tienen una energía de estado ligado por debajo de la energía de Fermi que corresponde al potencial efectivo atractivo, dado por primera vez por Cooper? De acuerdo con esto, el estado superconductor existe para todos los materiales a una temperatura por debajo de cierta temperatura crítica y el valor de Tc depende de las propiedades del material.
@Amanpawar: bueno, existen requisitos en la superficie de Fermi y el acoplamiento de iones de electrones para que, de hecho, haya un potencial efectivo atractivo. Para muchos metales reales, en realidad no existe un potencial atractivo neto que permita la formación de pares de Cooper.
@JonCuster Por supuesto, para un potencial atractivo efectivo existen requisitos. Y estos requisitos se cumplen por debajo de Tc. Uno solo tiene que alcanzar tal temperatura para lograr el estado superconductor. Puede ser que para estos metales, el valor de Tc esté por debajo del orden "nK", ¡quién sabe!
No hay garantía de que el emparejamiento deba ocurrir en absoluto en materiales reales.
Es posible que incluso los buenos metales como el oro y el cobre sean superconductores, pero a temperaturas demasiado bajas para lograrlo. Para otros metales con orden magnético como el hierro, la superconductividad no ocurrirá a ninguna temperatura. ¡Aunque quién sabe qué sucede cuando la temperatura es tan baja que la longitud de onda de los núcleos de Broglie comienza a importar!

Respuestas (1)

Esto es en realidad un problema sin resolver y muy interesante. Consideremos por ejemplo el caso de los tres conductores convencionales más conocidos: oro, plata y cobre. Ninguno de ellos ha demostrado ser superconductor. Esta es una de las razones de la controversia que rodea a este artículo .

Algunas razones potenciales son,

  1. Dentro de un marco BCS , el acoplamiento fonón-electrón es demasiado débil para conducir a un discernible T C .
  2. La superficie de Fermi es demasiado compleja/asimétrica y conduce a una fuerte mezcla de los parámetros de Landau. Entonces, una fuerte repulsión de Coulomb en el sitio (que conduce a una fuerte repulsión en el canal de onda s) afectaría a todos los canales de momento angular y suprimiría los mecanismos que no son BCS como Kohn-Luttinger .
  3. (no aplicable a los metales elementales antes mencionados) El metal está demasiado diluido, lo que conduce a una pequeña densidad de estado en el nivel de Fermi, lo que suprime la superconductividad.
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