เคยเป็นสมมติฐานยอดฮิตที่ว่า ไฮโดรเจนจะเป็นตัวนำกระแสได้ก็ต่อเมื่อมันถูกบีบอัดให้กลายเป็นของแข็งที่มีความหนาแน่น นักวิจัยทั้งหลายก็ได้ต่างพากันทดลองเพื่อจะสร้างตัวซูเปอร์คอนดัคเตอร์ แต่ก็ยังไม่เคยมีผู้ใดทำได้ประสบความสำเร็จมาก่อน จนกระทั่งกลุ่มนักวิจัยร่วมจากแคนาดาและเยอรมนี ได้พบวิธีที่จะทำให้ ‘สมมติฐาน’ ดังกล่าวกลายเป็น ‘ข้อเท็จจริง’

เริ่มต้นทำความรู้จักกับซูเปอร์คอนดัคเตอร์ (Superconductor) หรือตัวนำกระแสไฟฟ้ายิ่งยวดกันพอคร่าวๆก่อนนะคะ คุณสมบัติการนำไฟฟ้ายิ่งยวด (superconductivity) ก็คือปรากฏการณ์ที่โลหะ (metals) โลหะผสม (alloy) หรือวัสดุเครื่องเคลือบ (ceramic materials) ยอมให้อิเล็กตรอนของกระแสไฟฟ้าใช้มันเป็นตัวกลางในการเดินทางผ่านเดินทางผ่านมันโดยไม่ก่อให้เกิดความร้อนและกระแสก็ไม่สูญเสียพลังงานในรูปแบบของความร้อน โดยอุณหภูมิที่ทำให้โลหะแต่ละชนิดมีความต้านทานกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ เราเรียกว่า “อุณหภูมิวิกฤต” (critical temperature (Tc)) ซึ่งโลหะต่างชนิดมีอุณหภูมิวิกฤตแตกต่างกัน เช่น สังกะสี (Zn) มีค่าอุณหภูมิวิกฤตเท่ากับ 0.88 เคลวิน (Kelvin: K)ดีบุก (Tin) มีค่าอุณหภูมิวิกฤตเท่ากับ 3.72  K เซรามิคชนิด YBa₂Cu₃O₇ มีค่าอุณหภูมิวิกฤตเท่ากับ 90 K เป็นต้น

ภาพซูเปอร์คอนดัคเตอร์จากเซรามิค YBa₂Cu₃O₇ 

พัฒนาการของซูเปอร์คอนดัคเตอร์นั้น เริ่มต้นมาจากการค้นพบคุณสมบัติการนำไฟฟ้ายิ่งยวดในปี 1911 จากวัสดุเซรามิคชนิด TlBaCaCuO ที่มีอุณหภูมิวิกฤตสูงถึง 125 K ยุคต่อมาเป็นการค้นพบจำพวก high-temperature superconductors ที่อุณหภูมิวิกฤตใกล้กับไนโตรเจนเหลว ในปี 1957 John Bardeen  Leon Cooper และ John Schrieffer ได้ค้นพบทฤษฎี BCS ที่อธิบาย low-temperature superconductors และได้รับรางวัลโนเบลในปี 1972

การนำซูเปอร์คอนดัคเตอร์มาใช้งานที่ยังใช้ในปัจจุบันคือ แม่เหล็กที่ใช้ในเครื่อง MRI (Magnetic Resonance Imaging) เพื่อการถ่ายภาพทางการแพทย์ (Medical Imaging Devices) โดยไม่ใช้รังสีเอ็กซ์ (X-ray) การนำมาใช้ในแม่เหล็กในรถไฟฟ้าหรือรถไฟความเร็วสูงโดยไม่ก่อให้เกิดการเสียดสีหรือสูญเสียพลังงานไปกับความร้อนที่เกิดขึ้น เป็นต้น

ล่าสุดเดือนนี้ ดร. John Tse จาก University of Saskatchewan ประเทศแคนาดา และเพื่อนร่วมงาน Mikhail Eremets จาก Max Plank Institute ประเทศเยอรมนี ได้รายงานพัฒนาการของซูเปอร์คอนดัคเตอร์ขั้นใหม่ เมื่อเขานำเอาโมเลกุลของไฮโดรเจน (hydrogen compounds) ที่รู้จักกันในนาม hydrides มาบีบอัดด้วยความดันสูง จะทำให้มันมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้ายิ่งยวด โดยโมเลกุลของไฮโดรเจนที่ถูกบีบอัดนี้ให้คุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่แรงดันต่ำกว่าอตอมไฮโดรเจนบริสุทธิ์

ซูเปอร์คอนดัคเตอร์ในท้องตลาดปัจจุบัน ยังต้องอาศัยเครื่องทำความเย็นเป็นควบคุมอุณหภูมิให้ต่ำอยู่เสมอ ซึ่งไม่พ้นต้องอาศัยอุปกรณ์ทำความเย็นราคาแพง เป้าหมายของทีมงานจึงหวังที่จะพัฒนาอุณหภูมิวิกฤตของ เพื่อให้ซูเปอร์คอนดัคเตอร์ตัวใหม่นั้นสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น หรืออาจจะไม่ต้องใช้ตัวทำความเย็นเลย ดร. John Tse กล่าว

ภาพของ ดร. John Tse กับผลงานนวัตกรรม

เรื่องที่เกี่ยวข้องในวิชาการดอทคอม
เรื่อง SuperConductor : The New Champion  ที่มีการค้นพบโลหะผสมระหว่างแมกนีเซียมและโบรอน (MgB2) เพื่อใช้เป็นซูเปอร์คอนดัคเตอร์เมื่อ 7 ปีที่แล้ว (โพสต์เมื่อ 27 มิ.ย. 2544)   

อ้างอิง
Howstuffworks. “Superconductivity”.Available via: http://www.howstuffworks.com/framed.htm?parent=superconductivity.htm&url=http://www.americanmagnetics.com/tutorial/basics.html March 21, 2008.

Howstuffworks. “What is superconductivity?”.Available via: http://www.howstuffworks.com/question610.htm March 21, 2008

ScienceDaily. “New Family Of Superconductors Discovered”. Available via: http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080318223250.htm March 21, 2008.

ScienceDaily. “Quest For A New Class Of Superconductors”. Available via: http://www.sciencedaily.com/releases/2007/12/071220133429.htm March 23, 2008.

Wikipedia. “Superconductivity”.Available via: http://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity March 21, 2008.

นิภาภรณ์ สีถาการ
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 47 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 167 ดวง - โหวตเพิ่มดาว