th.llcitycouncil.org
วิทยาศาสตร์

องค์ประกอบแปลก ๆ ท้าทายสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับการนำไฟฟ้ายิ่งยวด

องค์ประกอบแปลก ๆ ท้าทายสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับการนำไฟฟ้ายิ่งยวด



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


หนึ่งในองค์ประกอบเชิงระยะที่ไม่คาดคิดที่สุดเพียงแค่ท้าทายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวัสดุตัวนำยิ่งยวด การค้นพบล่าสุดในอินเดียนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้คิดทบทวนเกี่ยวกับการนำไฟฟ้ายิ่งยวด บิสมัทซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ดูแปลกประหลาดที่สุดสามารถกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด (นำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทาน) เมื่อทำให้เย็นลงจนสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์เล็กน้อย

[เอื้อเฟื้อภาพโดย วิกิมีเดีย]

ทฤษฎีตัวนำยวดยิ่งอายุ 40 ปีในปัจจุบันถือว่าวัสดุตัวนำยวดยิ่งมีอิเล็กตรอนที่ไหลอิสระ อย่างไรก็ตามบิสมัทมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวสำหรับทุกๆ 100,000 อะตอม

"โดยทั่วไปสารประกอบที่แสดงความเป็นตัวนำยิ่งยวดจะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ประมาณหนึ่งตัวต่อหนึ่งอะตอม" Srinivasan Ramakrishnan จาก Tata Institute of Fundamental Research ในอินเดียกล่าวกับเคมีโลก.

"อย่างไรก็ตามในบิสมัทอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ 1 ตัวถูกแบ่งใช้ร่วมกันโดย 100,000 อะตอมเนื่องจาก [ความหนาแน่น] ของพาหะมีน้อยผู้คนจึงไม่เชื่อว่าบิสมัทจะเป็นตัวนำยิ่งยวด"

ทีมงานต้องยืนยันความเป็นตัวนำยิ่งยวดของบิสมัท พวกเขาแช่เย็นผลึกของธาตุในขณะที่นำออกจากแม่เหล็กภายนอก พวกเขาทำให้ผลึกเย็นลงจนเหลือประมาณ -273 เซลเซียสซึ่งทีมงานสังเกตเห็นเอฟเฟกต์ Meissner บิสมัท (วัสดุตัวนำยิ่งยวด) ล้างสนามแม่เหล็กภายในของมันเอง

ทฤษฎีตัวนำยวดยิ่งพื้นฐานระบุว่าอิเล็กตรอนจับคู่กันเพื่อขจัดความต้านทานต่อการไหลของมันเนื่องจากอิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับไอออนของวัสดุ ทฤษฎีนี้เรียกว่าทฤษฎี Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) ทำงานร่วมกับวัสดุที่มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมาก อย่างไรก็ตามด้วยอัตราส่วนของอิเล็กตรอนต่ออะตอมที่ต่ำบิสมัทจึงทำลายความเข้าใจดังกล่าว

สำหรับทีมแล้วการค้นพบจะเปลี่ยนเกมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากทฤษฎีปัจจุบันไม่สามารถอธิบายสิ่งที่ทีมรายงานได้

"เห็นได้ชัดว่ามันเป็นการค้นพบที่สำคัญในประวัติศาสตร์ของการนำไฟฟ้ายิ่งยวด ... เนื่องจากเป็นการรับประกันกลไกใหม่สำหรับตัวนำยิ่งยวด" รามกฤษนันกล่าว "เราสามารถคาดหวังได้ว่าจะผลิตตัวนำยิ่งยวดใหม่เมื่อทราบทฤษฎีใหม่"

บิสมัทเองก็เป็นองค์ประกอบแปลก ๆ ดังที่เห็นในรูปลักษณ์ที่ผิดปกติและคุณสมบัติแม่เหล็กแปลก ๆ

“ ภาพรวมที่ดีขาดหายไป” เพื่ออธิบายบิสมัทนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Ganapathy Baskaran จากสถาบันคณิตศาสตร์วิทยาศาสตร์ในเจนไนประเทศอินเดียกล่าว “ ฉันคิดว่ามันเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของภูเขาน้ำแข็ง”

บิสมัทเชื่อมต่อกับองค์ประกอบอื่น ๆ เพียงเล็กน้อยที่มีความหนาแน่นของตัวพาอิเล็กตรอนต่ำซึ่งสามารถนำยิ่งยวดได้ สำหรับนักวิจัยคนอื่น ๆ ในสาขานี้การค้นพบนี้อาจนำไปสู่การจัดประเภทวัสดุใหม่ทั้งหมด

"มีระบบอื่นหนึ่งหรือสองระบบที่มีความหนาแน่นของพาหะอิเล็กตรอนต่ำมากซึ่งกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด - สิ่งเหล่านี้ถูกมองว่าเป็นข้อยกเว้นอยู่เสมอ" James Arnett ผู้เชี่ยวชาญด้านตัวนำยิ่งยวดและหัวหน้าสาขาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยบริสตอลกล่าว "มันน่าสนใจที่จะดูว่านี่เป็นส่วนหนึ่งของวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่มีความหนาแน่นต่ำของพาหะที่กว้างขึ้นหรือไม่"

อย่างไรก็ตามการท้าทายทฤษฎีการนำไฟฟ้ายิ่งยวดไม่ได้เป็นเพียงการค้นพบใหม่นี้ การศึกษาในเดือนเมษายน 2559 จากมหาวิทยาลัยฮูสตันสรุปการวิจัยที่ขัดแย้งโดยตรงกับรูปแบบสถานะวิกฤตของบีน ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่ามีคุณสมบัติที่เหนือกว่าการระบายความร้อนสูงและพลังงานแม่เหล็กจำนวนมากเพื่ออำนวยความสะดวกให้กับวัสดุตัวนำยิ่งยวด

เป้าหมายสูงสุดของตัวนำยิ่งยวดคือการค้นหาสิ่งที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง วัสดุนี้สามารถแทนที่โลหะธรรมดาและประหยัดพลังงานได้มากมาย มันยังสามารถสนับสนุนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงได้อีกด้วย

เพื่อให้เข้าใจพื้นฐานของตัวนำยิ่งยวดได้ดีขึ้นโปรดดูวิดีโอด้านล่างนี้ได้รับความอนุเคราะห์จาก Techquickie

ดูเพิ่มเติม: อาจมีข้อบกพร่องในทฤษฎีตัวนำยิ่งยวด

จาก Chemistry World


ดูวิดีโอ: บรรยากาศกจกรรม #วงกนนะแฮมทาโร หนาอนสาวรยประชาธปไตย