WO1990008106A1 - Superconducting lanthanide composition having a valence iv - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to new copper oxides with mixed valence of structure derived from perowskite containing a lanthanide having a valence IV.
- compositions having at least partially a structure derived from perowskite.
- copper oxides have structures generally described as oxygen deficient, which means that there is not enough oxygen to fill all the available sites of the perowskite. In fact, they have superstoichiometric zones of oxygen compared to divalent copper. This overstoichiometry is undoubtedly linked to their characteristic of being superconductive at relatively high temperatures.
- Tr is a rare earth capable of having an IV valence, advantageously cerium and praseodymium, preferably praseodymium;
- Alt is an alkaline earth chosen from the group formed by strontium and barium;
- x is greater than or equal to 1/3 and less than or equal to 7/4, preferably greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 5/3;
- y is less than or equal to 1 and greater than or equal to 0;
- ⁇ is between 0 and 1/3, preferably between 0 and 1/5.
- Alt can be strontium, barium or a mixture of these two bodies.
- FIG. 1 The structure of the compounds according to the present invention is indicated in FIG. 1.
- This figure shows that the ideal limit structure, that is to say without crystallographic defect, consists of:
- Oxygen is symbolized by empty circles, brass by small black dots, alkaline earth by large black dots and thallium by a circle surrounding a multiplied sign.
- the plane (3) is mainly occupied by thallium and a part of the rare earth completes the available sites of this plane.
- the planes (2) and (4) are then occupied by the alkaline earth and the remaining rare earth. If x is greater than or equal to 1, the plane (3) is completely occupied by the thallium and the excess of thallium with respect to 1, if it exists, is distributed over the planes (2) and (4) with l alkaline earth and rare earth.
- this structure corresponds to an intergrowth of a single layer of perowskite [(Sr, Pr, TI). CuO 3 - ⁇ ] ⁇ and a double layer of sodium chloride type [(TI, Pr, Sr) 2 O 2 ] ⁇ .
- Another object of the present invention is to provide a process for the synthesis of copper oxides with mixed valence according to the invention, this aim is achieved by means of the process for the synthesis of copper oxides with mixed valence comprising the following steps: a) grinding and mixing of thallic oxide (TI 2 O 3 ), strontium peroxide, barium peroxide, copper oxide and rare earth oxide in the desired proportion;
- slow cooling is meant natural cooling of the furnace (of the order of 2 to 6 hours).
- the grinding is carried out so as to obtain a usual particle size in the material, such as a particle size having a d 80 of less than 20 micrometers, preferably 10 micrometers, generally around 5 micrometers. It is possible to work with even smaller grinding meshes by carrying out wet grinding, which is relatively favorable to the final compound but which requires a drying operation before step b) or during step a). This is why dry grinding is preferred.
- the compression of step b) is carried out under usual pressure in the material, such as compressions greater than 0.5 tonnes / cm 2 (50.10 Pa) generally between 0.1 and 1.10 Pa.
- the oxides can be replaced by any body which by thermal decomposition or chemical reaction gives the desired oxide.
- the pellets are ground to a particle size between about 10 and about 20 micrometers.
- the samples used for physical characterizations are prepared in the form of bars of 12 ⁇ 2 ⁇ 0.5 mm 3 , the powders with a particle size of between 10 and 20 micrometers, are pressed at 4 tonnes / cm 2 (0.4.10 9 Pa) and sintered for 4 to 5 hours under the same atmosphere as that used for the synthesis, and at the same temperature.
- the method used is that of the four points: 1 contact at each end of the bar, 2 contacts on one of the faces.
- the contacts are made either by silver lacquer or by diffusion of indium in the frit by means of ultrasound.
- a current generator (model 103A - Adret Electronique) sends direct current to the sample
- the voltage between the center points is measured using a Keithiey digital multimeter with a resolution of 1 ⁇ V.
- the superconductive volume is measured at 4.2K by comparing the diamagnetic susceptibility observed with that which should be obtained for a completely diamagnetic sample (niobium as reference).
- Tr is lanthanum
- y is less than or equal to 1.5 and greater than or equal to 0,
- z is less than or equal to 2.5 and greater than or equal to 1/3
- ⁇ is between 0 and 1 preferably between 0 and 1/5,
- Alt can also be strontium, barium or a mixture of these two bodies.
- Example 4 The preparation of the samples and the measurements are carried out as previously for Examples 1 to 3.
- Example 4 The preparation of the samples and the measurements are carried out as previously for Examples 1 to 3.
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Abstract
Description
COMPOSITION SUPRACONDUCTRICE A BASE DE LANTHANIDE PRESENTANT UNE VALENCE IV . LANTHANIDE-BASED SUPERCONDUCTIVE COMPOSITION HAVING VALENCE IV.
La présente invention a pour objet de nouveaux oxydes de cuivre à valence mixte de structure dérivée de la perowskite contenant un lanthanide présentant une valence IV. The present invention relates to new copper oxides with mixed valence of structure derived from perowskite containing a lanthanide having a valence IV.
Elle a plus particulièrement pour objet des compositions supraconductrices présentant au moins partiellement une structure dérivée de la perowskite. It relates more particularly to superconductive compositions having at least partially a structure derived from perowskite.
Au cours du dernier lustre, ces oxydes, qui résultent d'une intercroissance d'une structure de type perowskite et d'une structure de type chlorure de sodium, on fait l'objet de très nombreuses études, et ce d'autant plus que leurs propriétés électriques et plus particulièrement supraconductrices ont été démontrées à des températures supérieures à 60/ During the last luster, these oxides, which result from an intergrowth of a structure of the perowskite type and of a structure of the sodium chloride type, we have been the subject of very numerous studies, and all the more so their electrical and more particularly superconductive properties have been demonstrated at temperatures above 60 /
70 K. 70 K.
Ces oxydes de cuivre présentent des structures en général qualifiées de déficitaires en oxygène, ce qui signifie qu'il n'y a pas assez d'oxygène pour remplir tous les sites disponibles de la perowskite. En fait, ils présentent des zones surstoechiométriques en oxygène par rapport au cuivre divalent. Cette surstoechiometrie est sans doute reliée à leur caractéristique d'être supraconducteurs à des températures relativement élevées. These copper oxides have structures generally described as oxygen deficient, which means that there is not enough oxygen to fill all the available sites of the perowskite. In fact, they have superstoichiometric zones of oxygen compared to divalent copper. This overstoichiometry is undoubtedly linked to their characteristic of being superconductive at relatively high temperatures.
Les structures de ces composés d'oxyde de cuivre sont décrites dans de nombreuses publications. Parmi ces dernières, il convient de citer : The structures of these copper oxide compounds are described in numerous publications. Among these, we should mention:
A) Article de B. RAVEAU "De nombreuses structures d'oxydes peuvent être construites à partir du type de base ReO3" - Proc. Indian Natn. A) Article by B. RAVEAU "Many oxide structures can be constructed from the basic type ReO 3 " - Proc. Indian Natn.
Sci Acad., 52, A, n° 1, 1986, pages 67-101 ; Sci Acad., 52, A, n ° 1, 1986, pages 67-101;
B) Article de L. ER-RAKHO, C. MICHEL, J. PROVOST et B. B) Article by L. ER-RAKHO, C. MICHEL, J. PROVOST and B.
RAVEAU "Séries de pérowskites à défaut d'oxygène contenant CuII, CuIII" - Journal of Solid State Chemistry 37, 151-156 (1981) ; RAVEAU "Perowskite series lacking oxygen containing CuII, CuIII" - Journal of Solid State Chemistry 37, 151-156 (1981);
C) Article de C. MICHEL et B. RAVEAU "Intercalation d'oxygène dans les oxydes de cuivre à valence mixte apparentés aux pérowskites" - Revue de Chimie Minérale, t 29, 1984, page 407 ; D) Article de C. MICHEL, F. DESLANDES, J. PROVOST, P. LEJAY, R. TOURNIER, M. HERVIEU, B. RAVEAU, C.R.Académie des Sciences, tome 304, II, nº 17, p.1059 (1987) ; C) Article by C. MICHEL and B. RAVEAU "Oxidation of oxygen in mixed valence copper oxides related to perowskites" - Revue de Chimie Minérale, t 29, 1984, page 407; D) Article by C. MICHEL, F. DESLANDES, J. PROVOST, P. LEJAY, R. TOURNIER, M. HERVIEU, B. RAVEAU, CRAcadémie des Sciences, tome 304, II, nº 17, p.1059 (1987) ;
E) Article de Ce MICHEL, F. DESLANDES, J. PROVOST, P. LEJAY, R. TOURNIER, M. HERVIEU et B. RAVEAU, compte rendu à l'Académie des E) Article by Ce MICHEL, F. DESLANDES, J. PROVOST, P. LEJAY, R. TOURNIER, M. HERVIEU and B. RAVEAU, report to the Académie des
Sciences, tome 304, II, n° 19, p.1169 (1987) ; Sciences, tome 304, II, n ° 19, p.1169 (1987);
F) L'article de synthèse, qui outre les propriétés structurales décrit des propriétés électriques et magnétiques et qui est publié dans la Recherche n° 195 en Janvier 1988, vol. 19, pages 53-60, intitulé "La découverte de la supraconductivité à haute température" par K. Alex F) The summary article, which in addition to the structural properties describes electrical and magnetic properties and which is published in Research No. 195 in January 1988, vol. 19, pages 53-60, entitled "The discovery of high temperature superconductivity" by K. Alex
MULLER et J. Georg BEDNORZ. MULLER and J. Georg BEDNORZ.
Par ailleurs, de telles structures et leurs applications industrielles ont été, par exemple, décrites dans les demandes de brevet dont les objets sont des inventions réalisées au Laboratoire CRISMAT de Caen, rattaché au C.N.R.S., notamment celles sous les numéros 87 03717 et 87 03975. Furthermore, such structures and their industrial applications have been, for example, described in patent applications whose objects are inventions made at the CRISMAT Laboratory in Caen, attached to the C.N.R.S., in particular those under the numbers 87 03717 and 87 03975.
Au cours de l'année écoulée, de nombreuses sous-familles d'oxyde de cuivre à valence mixte à structure dérivée de la perowskite ont été étudiées et ce notamment dans la perspective d'obtenir une palette de supraconducteurs ayant des caractéristiques particulières et mieux adaptées que d'autres à certaines applications. Over the past year, numerous sub-families of mixed valence copper oxide with a structure derived from perowskite have been studied, in particular with a view to obtaining a range of superconductors with specific and better adapted characteristics. than others to certain applications.
Le nombre d'éléments utilisés dans ces structures et la variabilité de proportions conduisent à un nombre de combinaisons quasi infini. Seule une fraction très réduite de ces composés possède des propriétés électriques intéressantes. The number of elements used in these structures and the variability of proportions lead to an almost infinite number of combinations. Only a very small fraction of these compounds has interesting electrical properties.
Plus particulièrement, on a recherché à obtenir des pérowskites dont le point de résistance nulle (Tc R=0 ) soit supérieur à la température d'ébullition de l'azote liquide. Un progrès considérable a été réalisé lorsque des oxydes de cuivre à valence mixte comportant du thallium ont été découverts, leurs TcR=0 étant parfois supérieures à 100K. More particularly, we have sought to obtain perowskites whose zero resistance point (Tc R = 0 ) is greater than the boiling point of liquid nitrogen. Considerable progress has been made when mixed valence copper oxides containing thallium have been discovered, their Tc R = 0 sometimes being greater than 100K.
Les composés de la famille du thallium ont été beaucoup étudiés en raison de cette propriété de contenir des compositions dont la température critique à résistance zéro est supérieure à 100K. Il existe deux principaux types de familles d'oxydes de cuivre à valence mixte comportant dans leur système du thallium celle de formule générale : Compounds of the thallium family have been much studied because of this property of containing compositions whose critical temperature at zero resistance is greater than 100K. There are two main types of families of mixed valence copper oxides comprising in their system of thallium that of general formula:
Tl2Ba2Ca m-1Cum O2m+4 Tl 2 Ba 2 C a m-1 Cu m O 2m + 4
et celle de formule générale : and that of general formula:
TlA2Cam- 1CumO2m+3 (avec A = Ba et/ou Sr). TlA 2 Ca m- 1 Cu m O 2m + 3 (with A = Ba and / or Sr).
Toutefois, le premier membre de cette dernière famille, c'est-à-dire celui où m = 1, n'a jamais pu être synthétisé et ce bien qu'il eût été probable qu'il fût particulièrement intéressant en raison du fait que la totalité du cuivre se trouverait sous forme "Cu III". Malgré tous les essais jusqu'à la présente invention, aucune structure de ce type n'a pu être réalisée à la connaissance du déposant. However, the first member of this last family, that is to say the one where m = 1, could never be synthesized and this although it would have been likely that it was particularly interesting due to the fact that all of the copper would be in "Cu III" form. Despite all the tests up to the present invention, no structure of this type could be produced to the knowledge of the applicant.
C'est pourquoi un des buts de la présente invention est de fournir une nouvelle famille qui soit de la structure exposée précédemment, ce but a été atteint par des oxydes de cuivre à valence mixte de structure dérivée de la perowskite, caractérisés par le fait qu'ils présentent la formule suivante : This is why one of the aims of the present invention is to provide a new family which is of the structure described above, this aim has been achieved by copper oxides with mixed valence of structure derived from perowskite, characterized by the fact that 'they present the following formula:
TlxTryAltzCu O5- δ Tl x Tr y Alt z Cu O 5- δ
où Tr est une terre rare susceptible d'avoir une valence IV, avantageusement le cérium et le praséodyme, de préférence le praséodyme ; where Tr is a rare earth capable of having an IV valence, advantageously cerium and praseodymium, preferably praseodymium;
où Alt est un alcalinoterreux choisi dans le groupe formé par le strontium et le baryum ; where Alt is an alkaline earth chosen from the group formed by strontium and barium;
où x est supérieur ou égal à 1/3 et inférieur ou égal à 7/4, de préférence supérieur ou égal à 0,5 et inférieur ou égal à 5/3 ; where x is greater than or equal to 1/3 and less than or equal to 7/4, preferably greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 5/3;
où y est inférieur ou égal à 1 et supérieur ou égal à 0 ; where y is less than or equal to 1 and greater than or equal to 0;
où z est inférieur ou égal à 2,5 et supérieur ou égal à 1/3 ; where z is less than or equal to 2.5 and greater than or equal to 1/3;
avec x + y + z égal à environ 3 ; with x + y + z equal to about 3;
où δ est compris entre 0 et 1/3, de préférence entre 0 et 1/5. where δ is between 0 and 1/3, preferably between 0 and 1/5.
II est à noter que Alt peut être le strontium, le baryum ou un mélange de ces deux corps. It should be noted that Alt can be strontium, barium or a mixture of these two bodies.
La structure des composés selon la présente invention est indiquée à la figure 1. Cette figure montre que la structure limite idéale, c'est-à-dire sans défaut cristallographique est constituée par : The structure of the compounds according to the present invention is indicated in FIG. 1. This figure shows that the ideal limit structure, that is to say without crystallographic defect, consists of:
. un plan (1) de formule CuO2 ; . a plane (1) of formula CuO 2 ;
. un plan (2) de formule AltO ; . a plan (2) of formula AltO;
. un plan (3) de formule TIO ; . a plan (3) of formula TIO;
. un plan (4) de formule AltO ; . a plan (4) of formula AltO;
. puis par un plan (!') de formule CuO2. . then by a plan (! ') of formula CuO 2 .
Les oxygènes sont symbolisés par des ronds vides, les cuivres par des petits points noirs, les alcalino- terreux par de gros points noirs et le thallium par un cercle entourant un signe multiplié. Oxygen is symbolized by empty circles, brass by small black dots, alkaline earth by large black dots and thallium by a circle surrounding a multiplied sign.
Dans la structure selon l'invention, si x est inférieur à 1, le plan (3) est majoritairement occupé par le thallium et une partie de la terre rare vient compléter les sites disponibles de ce plan. Les plans (2) et (4) sont alors occupés par l'alcalinoterreux et la terre rare restant. Si x est supérieur ou égal à 1, le plan (3) est totalement occupé par le thallium et l'excès de thallium par rapport à 1, s'il existe, se répartit sur les plans (2) et (4) avec l'alcalinoterreux et la terre rare. In the structure according to the invention, if x is less than 1, the plane (3) is mainly occupied by thallium and a part of the rare earth completes the available sites of this plane. The planes (2) and (4) are then occupied by the alkaline earth and the remaining rare earth. If x is greater than or equal to 1, the plane (3) is completely occupied by the thallium and the excess of thallium with respect to 1, if it exists, is distributed over the planes (2) and (4) with l alkaline earth and rare earth.
Il est à noter que cette structure correspond à une intercroissance d'une couche unique de perowskite [(Sr,Pr,TI) . CuO 3 -δ ]∞et d'une double couche de type chlorure de sodium [(TI,Pr,Sr)2O2]∞. It should be noted that this structure corresponds to an intergrowth of a single layer of perowskite [(Sr, Pr, TI). CuO 3 -δ ] ∞and a double layer of sodium chloride type [(TI, Pr, Sr) 2 O 2 ] ∞.
II convient de souligner que jusqu'à la présente invention aucune composition supraconductrice dérivée de la perowskite ne contenait de terres rares susceptibles de posséder un degré d'oxydation IV tel que le praséodyme. Les spécialistes en la matière pensaient et démontraient que dans la plupart des structures les terres rares susceptibles de présenter la valence IV et notamment le praséodyme étaient une source de perte de supraconductivité. C'est la raison pour laquelle la présente invention débouche sur des champs d'application particulièrement intéressants des pérowskites. It should be emphasized that until the present invention no superconductive composition derived from perowskite did not contain rare earths capable of possessing a degree of oxidation IV such as praseodymium. Specialists in the field thought and demonstrated that in most structures the rare earths capable of presenting the valence IV and in particular praseodymium were a source of loss of superconductivity. This is the reason why the present invention leads to particularly interesting fields of application for perowskites.
Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé de synthèse des oxydes de cuivre à valence mixte selon l'invention, ce but est atteint au moyen du procédé de synthèse des oxydes de cuivre à valence mixte comportant les étapes suivantes : a) broyage et mélange d'oxyde thallique (TI2O3), de peroxyde de strontium, de peroxyde de baryum, d'oxyde de cuivre et d'oxyde de terre rare en proportion désirée ; Another object of the present invention is to provide a process for the synthesis of copper oxides with mixed valence according to the invention, this aim is achieved by means of the process for the synthesis of copper oxides with mixed valence comprising the following steps: a) grinding and mixing of thallic oxide (TI 2 O 3 ), strontium peroxide, barium peroxide, copper oxide and rare earth oxide in the desired proportion;
b) compression des mélanges obtenus en a) sous forme de pastilles, b) compression of the mixtures obtained in a) in the form of pellets,
c) soumission de ces pastilles à un chauffage à une température comprise entre 700 et 900°C, de préférence entre 750 et 850°C, en tube scellé sous vide primaire (par exemple 10-2 - 10 -3 mm Hg, soit environ 1c) subjecting these pellets to heating at a temperature between 700 and 900 ° C, preferably between 750 and 850 ° C, in a tube sealed under primary vacuum (for example 10 -2 - 10 -3 mm Hg, or approximately 1
Pa) entre 6 et 12 heures. Pa) between 6 and 12 hours.
d) refroidissement lent à température ambiante. d) slow cooling to room temperature.
Par refroidissement lent il faut comprendre un refroidissement naturel du four (de l'ordre de 2 à 6 heures). By slow cooling is meant natural cooling of the furnace (of the order of 2 to 6 hours).
Le broyage est réalisé de manière à obtenir une granulométrie usuelle en la matière, telle qu'une granulométrie présentant un d80 inférieur à 20 micromètres, de préférence à 10 micromètres, en général autour de 5 micromètres. Il est possible de travailler à des mailles de broyage encore plus faible en réalisant un broyage humide, ce qui est relativement favorable au composé final mais qui nécessite une opération de séchage avant l'étape b) ou au cours de l'étape a). C'est pourquoi un broyage à sec est préféré. La compression de l'étape b) est réalisée sous pression usuelle en la matière, telle que des compressions supérieures à 0,5 tonne/cm2 (50.10 Pa) en général entre 0,1 et 1.10 Pa. The grinding is carried out so as to obtain a usual particle size in the material, such as a particle size having a d 80 of less than 20 micrometers, preferably 10 micrometers, generally around 5 micrometers. It is possible to work with even smaller grinding meshes by carrying out wet grinding, which is relatively favorable to the final compound but which requires a drying operation before step b) or during step a). This is why dry grinding is preferred. The compression of step b) is carried out under usual pressure in the material, such as compressions greater than 0.5 tonnes / cm 2 (50.10 Pa) generally between 0.1 and 1.10 Pa.
Il est également possible de réaliser cette synthèse à des pressions non atmosphériques. Dans ces cas là, les conditions sur la teneur en oxygène restent identiques, exprimées en pression partielle d'oxygène. It is also possible to carry out this synthesis at non-atmospheric pressures. In these cases, the conditions on the oxygen content remain identical, expressed as partial pressure of oxygen.
Dans ce procédé les oxydes peuvent être remplacés par tout corps qui par décomposition thermique ou réaction chimique donnent l'oxyde désiré. In this process the oxides can be replaced by any body which by thermal decomposition or chemical reaction gives the desired oxide.
Les exemples non limitatifs suivants montrent les caractéristiques des nouveaux supraconducteurs selon la présente invention. Exemples 1 et 2 et 3 The following nonlimiting examples show the characteristics of the new superconductors according to the present invention. Examples 1 and 2 and 3
Différents mélanges correspondants à la formule générale ont été préparés à partir de Tl2O3, BrO2, CuO et La2O3 de manière à faire les différents oxydes de cuivre des exemples 1 et 2. Ces mélanges sont mis sous forme de pastilles par compression sous une pression de l'ordre de 5 tonnes/cm2 (0,5.10 Pa). Les pastilles ainsi obtenues sont portées entre 750 et 850°C en tube de quartz scellé sous vide pendant environ 6 heures puis sont refroidies à la température ambiante par refroidissement naturel du four (5 à 6 heures). Different mixtures corresponding to the general formula were prepared from Tl 2 O 3 , BrO 2 , CuO and La 2 O 3 so as to make the different copper oxides of Examples 1 and 2. These mixtures are put into the form of pellets by compression under a pressure of the order of 5 tonnes / cm 2 (0.5.10 Pa). The pellets thus obtained are brought to between 750 and 850 ° C. in a quartz tube sealed under vacuum for approximately 6 hours, then are cooled to ambient temperature by natural cooling of the oven (5 to 6 hours).
Les pastilles sont broyées à une granulométrie comprise entre environ 10 et environ 20 micromètres. The pellets are ground to a particle size between about 10 and about 20 micrometers.
Les échantillons servant aux caractéristisations physiques sont préparés sous forme de barreaux de 12 × 2 × 0,5 mm3, les poudres de granulométrie comprise entre 10 et 20 micromètres, sont pressées sous 4 tonnes/cm2 (0,4.109 Pa) et frittées pendant 4 à 5 heures sous la même atmosphère que celle utilisée pour la synthèse, et à la même température.The samples used for physical characterizations are prepared in the form of bars of 12 × 2 × 0.5 mm 3 , the powders with a particle size of between 10 and 20 micrometers, are pressed at 4 tonnes / cm 2 (0.4.10 9 Pa) and sintered for 4 to 5 hours under the same atmosphere as that used for the synthesis, and at the same temperature.
Transition résistive Resistive transition
La méthode utilisée est celle des quatre points : 1 contact à chaque extrémité du barreau, 2 contacts sur une des faces. Les contacts sont faits soit par laque argent, soit par diffusion d'indium dans le fritte au moyen des ultra-sons. The method used is that of the four points: 1 contact at each end of the bar, 2 contacts on one of the faces. The contacts are made either by silver lacquer or by diffusion of indium in the frit by means of ultrasound.
Un générateur de courant (modèle 103A - Adret Electronique) envoie dans l'échantillon, par les pointes externes, un courant continu A current generator (model 103A - Adret Electronique) sends direct current to the sample
(5.10- 3 mA≤l ≤ 109,99 mA). La tension entre les pointes centrales est mesurée à l'aide d'un multimètre numérique Keithiey de résolution 1 μV. (5.10 - 3 mA≤l ≤ 109.99 mA). The voltage between the center points is measured using a Keithiey digital multimeter with a resolution of 1 μV.
Mesures magnétiques Magnetic measurements
On utilise un magnétomètre à échantillon vibrant type Foner (modèle 155 de chez EGG) équipé d'un cryostat et permettant de travailler jusqu'à 4,2K. L'échantillon est un barreau fritte de quelques millimètres de longueur. Il est fixé au bout d'une tige rigide dont l'autre extrémité est fixée au vibreur. We use a Foner type vibrating sample magnetometer (model 155 from EGG) equipped with a cryostat and allowing work up to 4.2K. The sample is a sintered bar a few millimeters in length. It is fixed to the end of a rigid rod whose other end is fixed to the vibrator.
Le déplacement de l'échantillon, placé dans un champ magnétique uniforme, devant les bobines captrices, donne naissance à une tension induite à la fréquence de déplacement. The displacement of the sample, placed in a uniform magnetic field, in front of the captive coils, gives rise to an induced voltage at the displacement frequency.
On peut ainsi déterminer le moment magnétique de l'échantillon, en fonction du champ magnétique uniforme appliqué et de la température. It is thus possible to determine the magnetic moment of the sample, as a function of the uniform magnetic field applied and of the temperature.
Le volume supraconducteur est mesuré à 4,2K en comparant la susceptibilité diamagnétique observée à celle que l'on devrait obtenir pour un échantillon totalement diamagnétique (niobium comme référence). Exemple 1 The superconductive volume is measured at 4.2K by comparing the diamagnetic susceptibility observed with that which should be obtained for a completely diamagnetic sample (niobium as reference). Example 1
On a pu ainsi synthétiser des phases supraconductrices de formule Tl0.8 Sr1. 6 Pr0 , 6 CuO 5 qui se décomposent de la manière suivante : (Tl0.8Pr0.2)(Sr 1 .6Pr0 .4)CuO5- δ (0≤ δ≤ 0.2). Cette structure présente un diamagnétisme en dessous de 40K et 2 % de diamagnétisme à 4K. Exemple 2 It was thus possible to synthesize superconductive phases of formula Tl 0.8 Sr 1. 6 Pr 0, 6 CuO 5 which are decomposed as follows: (Tl 0. 8Pr 0.2 ) (Sr 1 .6 Pr 0 .4 ) CuO 5- δ (0≤ δ≤ 0.2). This structure has diamagnetism below 40K and 2% diamagnetism at 4K. Example 2
On a réalisé la synthèse du composé Tl1, 5 Sr1,5 Pr0,5 CuO5- δ pour lequel la synthèse de Tc à R = 0 est proche de 40K et présente un volume diamagnétique de 10 % à 4. Les mesures de résistance de l'échantillon en fonction de la température pour une intensité de 3mA sont montrées à la figure 2. On remarque la pente très élevée de la courbe au-dessus du point critique. The synthesis of compound Tl was performed 1, 5 Sr 1.5 Pr 0, 5 5- CuO δ wherein for the synthesis of Tc R = 0 is near 40K and has a diamagnetic volume of 10% to 4. Measurements resistance of the sample as a function of temperature for an intensity of 3mA are shown in Figure 2. Note the very high slope of the curve above the critical point.
Exemple 3 Example 3
On a réalisé également la synthèse du composé Tl1 ,6 Ba0,9 Pr0 , 5 CuO 5- δ qui présente une résistance nulle au voisinage de 40K (figuré 3) et 15 % de diamagnétisme à 4K. On a décrit jusqu'à présent un oxyde de cuivre à valence mixte dérivé de la structure perowskite dans lequel la terre rare préférée est le cérium ou le praséodyme. Toutefois, cette terre rare est d'accès très difficile et l'utilisation de sa valence IV peut impliquer des synthèses relativement difficile à conduire. Was also carried out the synthesis of compound Tl 1 Ba 0.9 Pr 6 0 5 5 CuO δ having a zero resistance in the vicinity of 40K (Figure 3) and 15% diamagnetism at 4K. A mixed valence copper oxide derived from the perowskite structure has so far been described in which the preferred rare earth is cerium or praseodymium. However, this rare earth is very difficult to access and the use of its IV valence can involve syntheses relatively difficult to conduct.
On propose maintenant des compositions supraconductrices qui utilisent des terres rares plus faciles d'accès que le praséodyme et dont la valence IV n'existe qu'à l'état transitoire. Superconductive compositions are now proposed which use rare earths which are easier to access than praseodymium and whose valence IV only exists in the transient state.
Ce but et d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints au moyen d'un oxyde de cuivre à valence mixte selon la revendication 1 caractérisé par le fait que : This object and others which will appear subsequently are achieved by means of a mixed valence copper oxide according to claim 1, characterized in that:
Tr est le lanthane, Tr is lanthanum,
y est inférieur ou égal à 1,5 et supérieur ou égal à 0, y is less than or equal to 1.5 and greater than or equal to 0,
z est inférieur ou égal à 2,5 et supérieur ou égal à 1/3, z is less than or equal to 2.5 and greater than or equal to 1/3,
avec x + y + z est égal à environ 3, with x + y + z is about 3,
δ est compris entre 0 et 1 de préférence entre 0 et 1/5, δ is between 0 and 1 preferably between 0 and 1/5,
Alt peut également être le strontium, le baryum ou un mélange de ces deux corps. Alt can also be strontium, barium or a mixture of these two bodies.
Il est à noter que le thallium peut présenter la valence III et la valence I simultanément. La structure des composés selon la présente invention est en substance celle de la figure 1. It should be noted that thallium can present valence III and valence I simultaneously. The structure of the compounds according to the present invention is essentially that of FIG. 1.
On ne s'écartera pas de l'invention en remplaçant le lanthane par un lanthanide ou un mélange de lanthanides. We will not depart from the invention by replacing the lanthanum with a lanthanide or a mixture of lanthanides.
Les exemples non limitatifs suivants montrent les caractéristiques des nouveaux supraconducteurs au lanthane. The following nonlimiting examples show the characteristics of the new lanthanum superconductors.
Exemples 4 et 5 Examples 4 and 5
Différents mélanges correspondants à la formule générale ont été préparés à partir de Tl2O 3, BaO2 CuO et La2O3 de manière à faire les différents oxydes de cuivre des exemples 4 et 5. Different mixtures corresponding to the general formula were prepared from Tl 2 O 3 , BaO 2 CuO and La 2 O 3 so as to make the different copper oxides of Examples 4 and 5.
La préparation des échantillons et les mesures se font comme précédemment pour les exemples 1 à 3. Exemple 4 The preparation of the samples and the measurements are carried out as previously for Examples 1 to 3. Example 4
On a pu ainsi synthétiser des phases supraconductrices de formule Tl1,25 Ba La 0,75 CuO5- δ qui se décomposent de la manière suivante : It was thus possible to synthesize superconductive phases of formula Tl 1.25 Ba La 0.75 CuO 5- δ which are broken down as follows:
(Tl) (Tl0,25 Ba La 0, 75) CuO5-δ . Cette phase présente un diamagnétisme en dessous de 35 K et 7 % de diamagnétisme à HK. (Tl) (Tl Ba 0.25 La 0, 75) 5-CuO δ. This phase has diamagnetism below 35 K and 7% diamagnetism at HK.
Exemple 5 Example 5
On a réalisé la synthèse du composé Tl Ba1,4 La0,6 CuO5-δ pour lequel Te est proche de 50 K et présente un volume diamagnétique de 12 % à 4K. We synthesized the compound Tl Ba 1.4 La 0.6 CuO 5-δ for which Te is close to 50 K and has a diamagnetic volume of 12% at 4K.
Claims
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| FR89/00753 | 1989-01-23 | ||
| FR8900753A FR2643060B1 (en) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | LANTHANIDE-BASED SUPERCONDUCTING COMPOSITION WITH VALENCE IV |
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1990
- 1990-01-22 WO PCT/FR1990/000047 patent/WO1990008106A1/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Physica C/Superconductivity, Vol. 156, No. 5, 1 Decembre 1988, Elsevier Science Publishers B.V. (North-Holland Physics Publishing Division), (Amsterdam, NL), E.A. HAYRI et a.: "Superconductivity in T12Ba2-xSrxCaCu208 Solid Solutions: Tc=44 K for a Composition with X=2.0", pages 775-780 * |
| Physical Review Letters, Vol. 60, No. 10, 7 Mars 1988, The American Physical Society, Z.Z. SHENG et al.: "Superconductivity at 90 K in the Tl-Ba-Cu-O System", pages 937-940 * |
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| Solid State Communications, Vol. 71, No. 9, 1989, Pergamon Press Ltd, (GB), Z.Z. SHENG et al.: "Superconductivity in the R-T1-Sr-Cu-O System with R = rare earths", voir pages 739-741 * |
| Superconductor/Science & Techn., Vol. 1, No. 3, 1988, IOP Publishing Ltd, (Bristol, GB), J.P. ZHANG et al.: "Structure and Polytypes in Thallium Superconductors", voir pages 132-136 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2649689A2 (en) | 1991-01-18 |
| FR2649689B2 (en) | 1991-10-31 |
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