ปรับปรุงตัวนำยิ่งยวดด้วยสนามแม่เหล็ก โพสต์เมื่อ:
15:39 วันที่ 22 พ.ค. 2546 ชมแล้ว:
9,533  ตอบแล้ว:
3
เมื่อเร็วๆนี้ นักฟิสิกส์ที่มหาลัยแห่งเมือง ลูเวน (Catholic University of Leuven) ในเบลเยียมได้ค้นพบวิธีที่จะเพิ่มกระแสไหลในตัวนำยิ่งยวด โดยพวกเขาทำการทดลองพบว่าถ้าใช้เทคโนโลยีระดับนาโนปลูกสารแม่เหล็กลงในสารตัวนำยิ่งยวดแล้วเมื่อให้สนามแม่เหล็กสวนเข้าไปจะทำให้ตัวนำนั้นนำกระแสได้มากขึ้น คาดว่าการค้นพบเทคนิคนี้อาจจะเป็นประโยชน์ในการเสริมความสามารถในการพากระแสของตัวนำยิ่งยวดนั้น หรือแม้กระทั่งการสร้าง qbit ในควอนตัมคอมพิวเตอร์
ก่อนที่เราจะพูดถึงรายละเอียดก็ขอทบทวนความรู้เกี่ยวกับการนำยิ่งยวดก่อนนะครับ
เป็นที่รู้กันมานานแล้วว่าเมื่อเราลดอุณหภูมิลงไปต่ำมากๆประมาณไม่กี่เคลวินโลหะหลายชนิดจะสามารถนำไฟฟ้าได้เหมือนไม่มีความต้านทานเลยทั้งนี้ตามทฤษฎีของ Bardeen-Cooper-Schriffer (BCS) ที่อุณหภูมิต่ำๆนี้อิเล็กตรอนในโลหะจะจับคู่กันเรียกว่า Cooper pairs และคู่อิเล็กตรอนนี่แหละที่สามารถนำกระแสได้โดยไร้ความต้านทาน
ถ้าเราต้องการจะทำลายสภาพนำยิ่งยวดนี้เรามีอยู่ 2 วิธี คือ
1. เพิ่มอุณหภูมิของโลหะให้เกินอุณหภูมิวิกฤติที่จะเกิดสภาพนำยิ่งยวดนี้ คู่คูเปอร์ก็จะถูกแยกออกจากกันและไม่สามารถนำไฟฟ้าอย่างยิ่งยวดได้ (แต่ยังนำไฟฟ้าได้อยู่ พร้อมทั้งมีความต้านทานด้วย)
2. ใส่สนามแม่เหล็กลงไป หรือเอาตัวนำยิ่งยวดไปวางไว้ในสนามแม่เหล็ก ถ้าสนามแม่เหล็กแรงพอก็จะสามารถแยกคู่คูเปอร์ออกจากกันได้
จากข้อที่สองนี้เมื่อมีกระแสมากๆไหลผ่านตัวนำ ความเป็นตัวนำยิ่งยวดก็จะลดลง เพราะว่าเรารู้กันจากฟิสิกส์ ม ปลาย ว่าเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำก็จะมีการเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบๆตัวนำนั้น แล้วถ้ากระแสมากถึงค่าหนึ่งสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นก็สามารถทำลายคู่คูเปอร์ได้ นี่คือข้อจำกัดของการไหลของกระแสในตัวนำยิ่งยวด
นักฟิสิกส์นำโดย Victor Malchalkov และ Martin Lange แห่งมหาวิทยาลัยดังกล่าวได้ใช้เทคนิคระดับนาโนในการปลูก จุดเล็กๆของสารแม่เหล็กเฟอร์โรลงบนผิวของสารตัวนำยิ่งยวด จุดนี้ทำจาก cobalt และ palladium มีขนาดประมาณ 800 นาโนเมตร (ประมาณ 1 ไมครอน) โดยได้ปลูกจุดเหล่านี้ลงในรูปตารางที่แต่ละจุดห่างกัน 1.5 ไมครอน(ดูภาพที่ 1) ปรากฏว่าแต่ละจุดนี่จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กดังในภาพที่ 2 และสนามแม่เหล็กที่พุ่งกลับลงไปในเนื้อตัวนำนี้จะทำลายสภาพนำยิ่งยวดของตัวนำนั้นไปหรือทำให้นำได้ลดลง แต่ที่ลดลงไม่ใช่เพราะมีความต้านทานนะครับ แค่กระแสน้อยลง เหมือนกันน้ำไหลในท่อ ท่อกว้างคือความต้านทานน้อย แต่การไหลที่ลดลงนี่คือ น้ำไหลน้อยลงแต่ท่อกว้างเท่าเดิม
|
จำนวน 3 ความเห็น, หน้า่ | -1- ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 22 พ.ค. 2546 (15:51)
รูปที่ 2 เมื่อใส่สนามแม่เหล็กภายนอกในทิศทางดังรูป สนามแม่เหล็กที่เกิดจากจุด จะหักล้างกับสนามที่ใส่เข้าไปนี้ ก่อให้เกิดสภาพนำยิ่งยวดขึ้นอีกครัง
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 23 พ.ค. 2546 (11:37) หลังจากปลูกจุดดังกล่าวลงบนผิวตัวนำยิ่งยวดหลายๆจุด พวกเขาก็ได้ใส่สนามแม่เหล็กลงไปในทิศทางดังรูปที่ 2 มีผลทำให้เกิดการหักล้างกับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากจุดที่ ปลูกไว้ ผลโดยรวมก็คือทำให้สามารถมีกระแสไหลได้มากขึ้นในตัวนำนั้น ปรากฏการณ์นี้คล้ายกับตัวนำยิ่งยวดจำพวกหนึ่งที่เรียกว่า ตัวนำยิ่งยวดแบบสนามเหนี่ยวนำ (field-induced superconductivity) กล่าวคือที่อุณหภูมิต่ำค่าหนึ่ง ตัวนำชนิดนี้จะเป็นตัวนำยิ่งยวดก็ต่อเมื่อมีสนามแม่เหล็กใส่เข้าไปเท่านั้น
จากกการค้นพบนี้คาดว่าในอนาคตเมื่อเราสามารถสร้างสายไฟจากตัวนำยิ่งยวด เราสามารถใช้วิธีนี้ในการเพิ่มการไหลของกระแสในสายไฟนั้นได้ การประยุกต์อีกอย่าง คือเราอาจจะสร้างวงแหวนตัวนำยิ่งยวดที่สามารถทำให้มีกระแสไหลสวนทางกันในเวลาเดียวกันได้ นั่นคือเราอาจจะใช้มันเป็น ควอนตัมบิท ได้(qbit ดูเรื่อง ควอนตัมคอมพิวเตอร์ในข่าวข้างล่าง)
ที่มา
http://focus.aps.org/story/v11/st21
http://www.physicsweb.org/article/news/7/5/11
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 16 มิ.ย. 2546 (15:02) อยากทราบว่าอุณหภูมิในแม่เหล็กนั้นมีมากน้อย
แค่ไหนทำไม่ถึงเป็นแบบนั้นได้ 4611410019 (IP:203.148.136.66,203.148.148.163,)
|
