นักฟิสิกส์ได้ค้นพบ "Superinsulator"

ทีมวิจัยที่ประกอบจากนักฟิสิกส์จากหลายประเทศได้ค้นพบสิ่งที่พฤติกรรมตรงข้ามกับตัวนำยิ่งยวด "ฉนวนยิ่งยวด(Superinsulator)"

Christoph Strunk จาก Regensburg University ในประเทศเยอรมันกับ Valerii Vinokur จาก Argonne National Laboratory ในประเทศสหรัฐอเมริกาและผู้ร่วมงานจากเยอรมัน, สหรัฐอเมริกาและเบลเยื่ยมได้พบสถานะในฟิลม์บางของ Titanium nitride ที่ถูกทำให้เย็นใกล้อุณหภูมิศูนย์องศาเคลวินในสนามแม่เหล็ก ถึงแม้ปกติสสารชนิดนี้จะเป็นตัวนำยิ่งยวดซึ่งกระแสไฟฟ้าจากไหลได้โดยไม่มีความต้านทาน ทีมวิจัยพบว่าในสภาวะเหล่านี้ความต้านทานของสสารได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก

Stephen Julian นักฟิสิกส์อุณหภูมิตํ่าจาก University of Toronto ในประเทศแคนนาดาได้กล่าวว่า "ในปี 1990 ได้มีการวัดการเปลี่ยนสถานะแบบควอนตัมเป็นจำนวนมากและนี้เป็นจุดหนึ่งในการมองหาสถานะใหม่ งานวิจัยนี้ได้แสดงถึงสถานะฉนวนยิ่งยวดบนรอยต่อระหว่างสถานะตัวนำทั่วไปกับสถานะตัวนำยิ่งยวด"

ในตัวนำยิ่งยวด การที่ความต้านทานมีค่าตํ่าทำให้อิเล็กตรอนจับตัวกับเป็นคู่เรียก Cooper pair คู่เหล่านี้จะเคลื่อนที่เป็นสถานะทางควอนตัมเดียวกัน เมื่อตัวนำยิ่งยวดถูกทำให้เป็นแผ่นบางทำให้เกิดการแบ่งตัวเป็นส่วนๆ ความไม่เป็นระเบียบนี้ทำให้คู่อิเล็กตรอนถูกกักอยู่ใน "Puddle" ซึ่งเกิดจากบริเวณที่เป็นฉนวนที่เรียกว่า Josephson junction โดย Cooper pair จะผ่านบริเวณนี้ได้โดย Quantum tunnelling

นักฟิสิกส์พบว่าที่ใกล้อุณหภูมิ 0 องศาเคลวิน บริเวณที่เป็นฉนวนจะมีประจุอยู่เป็นวำนวนมากทำให้ขวางทางไหลของกระแส แต่ Strunk, Vinokur และผู้ร่วมงานได้พบว่าที่สนามแม่เหล็ก 0.9 เทสลาแผ่นฟิลม์ Titanium nitride ยังคงสภาพความต้านทานจนถึงอุณหภูมิ 70 มิลลิเคลวิน

ในการอธิบายฉนวนยิ่งยวดนี้ ทีมวิจัยได้เสนอว่าในสถานะตัวนำยิ่งยวดสนามแม่เหล็กจะทะลุเข้าไปในสสารในแบบควอนตัมเรียกว่า Vortices ซึ่งจะหมุนในทิศทางอื่น โดยคู่อิเล็ดตรอนจะหมุนรอบ Vortices โดย Tunnelling ระหว่าง Puddle

แต่ในสถานะฉนวนยิ่งยวด จะแตกต่างกัน Vortices จะหมุนวนรอบคู่ของประจุที่ตรงข้ามกันซึ่งป้องกันการไหลของกระแส Vinokour อธิบายว่า "ฉนวนยิ่งยวดจะไม่พบสถานะตัวนำยิ่งยวดในแผ่นฟิลม์เดียวกันเลย ทำให้เราบอกว่าฉนวนยิ่งยวดเป็นด้านตรงข้ามของตัวนำยิ่งยวด"

Vinokour กล่าวว่าปรากฎการณ์นี้สามารถนำไปสร้างแบตตารีได้เนื่องจากฉนวนยิ่งยวดจะขวางการไหลของกระแสทำให้ไม่มีประจุหนีออกไป อย่างไรก็ตามทีมวิจัยยังประสบปัญหาในการทำให้นักฟิสิกส์คนอื่นยอมรับในงานวิจัยนี้ http://physicsworld.com/cws/article/news/33643;jsessionid=CAD77D62BE51B140AE95FA98DFC0F431