آستانه‌ي ابعادي تشكيل نواحي دو قلويي در ميكرو نانو ذرات نمونه ابررساناي YBa2Cu3O7-x

Threshold of the twin boundaries in micro-nanoparticles of YBa2Cu3O7-x superconductor

دوقلويي يكي از ساز و كار­هاي اصلي تغيير شكل ناكشسان در بلور­هاست كه ويژگي­ هاي مربوط به آن از مسائل مهم در علم مواد بشمار مي­رود. ثابت شده است كه مرزهاي دوقلويي مراكز قوي ميخ كوبي شار درYBCO هستند كه موجب افزايش چگالي جريان بحراني مي­ شوند. نانو ذرات و نمونه حجمي ابررساناي دماي بالا YBCO) YBa2Cu3O7-x) با استفاده از روش حالت جامد تهيه و ريز ساختار آن­ها با استفاده از روش پالايش ريتولد و نمودارهاي ويليامسون-هال بررسي شدند. در اين پژوهش، مقياس طول بحراني براي تشكيل نواحي دوقلويي حدود 225 نانومتر برآورد شد كه تا اين حد سيستم هنوز انرژي لازم براي تشكيل دوقلوها را دارد و در غير اين صورت سيستم انرژي را به صورت كرنش كشسان در خود نگه مي­دارد. پودر نانوذرات به دست آمدهYBCO داراي دانه ­هاي بسيار ريز با اندازه حدود چند ده نانومتر است. نتايج برآمده از نمودارهاي ويليامسون-هال نشان دهنده ­ي حضور نواحي دوقلويي در نمونه­ ي حجمي است، در حالي كه نانو ذرات سنتز شده بدليل كوچكتر بودن اندازه­ ي دانه ­ها ، فاقد نواحي دوقلويي هستند كه با محاسبات انجام شده همخواني دارد. تحليل دقيق چگونگي تشكيل نواحي دو قلويي و كنترل ابعاد آن­ها طي ساخت نمونه­ هاي YBCO مي ­تواند به بهبود جريان بحراني و در نتيجه افزايش بهره ­وري صنعتي نمونه ­ها بيانجامد.

Twinning is one of the main mechanisms of plastic deformation in crystals and its effect on the empirical properties has been important in materials science. Twin boundaries have been proved to be effective flux pinning centers in YBCO that increasing the critical current density. High-temperature superconductor YBa2Cu3O7-x (YBCO) nanoparticles were prepared by solid state alloying method. The phase formation and microstructure of the bulk and nano powders of YBCO were studied, using Rietveld refinement and Williamson–Hall (W–H) analysis. We estimated the critical length scale around 250 nm when it will be still energetic to create twins instead of remaining elastically strained and twin less. The synthesis YBCO powder has very small grains with the size about a few (30-40) nano meters. The microstructure analysis shows that the obtained YBCO powders have very fine grains with a size around several tens of nanometers. Twin boundaries did not observe in YBCO nanocrystalites. Therefore, designing of twin microstructure and effective control of the particles size in YBCO, has an effect directly on the critical current density of the samples that are important for its commercial exploitation.