5. ความก้าวหน้าในการวิจัยเรื่องตัวนำยิ่งยวด

ในปีนี้ได้มีการค้นพบสภาพนำยิ่งยวดในธาตุอีก 2 ชนิดนั่นคือนักวิทยาศาสตร์ในญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกาพบว่า ลิเธียม สามารถเป็นตัวนำยิ่งยวดได้ที่อุณภูมิต่ำและภายใต้ความดันสูงๆ และที่เยอรมันนักวิทยาศาสร์สามารถทำให้สารประกอบอัลลอยด์ของพลูโตเนียม โคบอลท์และแกลเลียม เป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 18.5 เคลวิน
และท้ายสุด สารประกอบชนิดใหม่ที่เป็นตัวนำยิ่งยวดคือ magnesium diboride ซึ่งเป็นตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิวิกฤตสูง(คืออุณหภูมิที่จะเปลี่ยนจากตัวนำธรรมดากลายเป็นตัวนำยิ่งยวด) สิ่งที่น่าสนใจสำหรับสารชนิดนี้คือ เราต้องอธิบายการเกิด superconductivity ในสารนี้ด้วย ช่องว่างพลังงาน(Energy Gap) 2 อันแทนที่จะเป็นอันเดียวเช่นตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ นับว่านี่เป็นการค้นพบสิ่งใหม่ในสาขาวิชานี้ เนื่องจากนักฟิสิกส์หวังว่ามันจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวด

เราสามารถเข้าใจ ช่องว่างพลังงานในตัวนำยิ่งยวดได้ง่ายๆดังนี้คือ
เมื่อสารใดๆกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดสิ่งที่เกิดขึ้นคืออิเล็กตรอนในสารนั้นแทนที่จะผลักกันเนื่องจากแรงไฟฟ้า กลับเชื่อมตัวกันกลายเป็นคู่คูเปอร์(Cooper pairs) โดยผ่านกาวเชื่อมเที่เรียกว่าโฟนอน(คือการสั่นของโครงผลึกของอะตอมในของแข็งนั้นๆนั่นเอง) การจับคู่แบบคูเปอร์นี้ทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่ห่างกันในของแข็งมีความสัมพันธ์กันทำให้เกิดคุณสมบัติของการเป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดนั่นเอง และช่องว่างพลังงานที่กล่าวถึงคือพลังงานที่ต้องใช้ในการทำลายการจับคู่ของคู่คูเปอร์นี้เอง และค่าของช่องว่างพลังงานนี้จะบ่งบองถึงสมบัติต่างๆทางเทอร์โมไดนามิกส์ของตัวนำยิ่งยวดตัวนั้นได้รวมทั้งค่าอุณหภูมิวิกฤติด้วย

Link

http://www.physicsweb.org/article/news/6/8/9