ตัวนำยิ่งยวดลูกแปลกเป็นตัวนำยิ่งยวดชนิดแรก และหากนักวิทยาศาสตร์โชคดี การค้นพบนี้อาจนำไปสู่ผู้อื่นได้ที่อุณหภูมิเยือกแข็ง 5,000 องศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์บิสมัทกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทาน นักฟิสิกส์จาก Tata Institute of Fundamental Research ในเมืองมุมไบ ประเทศอินเดีย รายงานออนไลน์วันที่ 1 ธันวาคมในScience
บิสมัทเป็นองค์ประกอบกึ่งโลหะนำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าโลหะธรรมดา
มันไม่เหมือนกับตัวนำยิ่งยวดที่รู้จักส่วนใหญ่เพราะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่น้อยมาก ดังนั้น ทฤษฎีความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่มีอยู่ทั่วไปจึงไม่สามารถใช้ได้
ผลที่ได้คือ “ค่อนข้างสำคัญ” นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Marvin Cohen จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์กล่าว แนวคิดใหม่ ไม่ว่าจะเป็นทฤษฎีที่แตกต่างหรือปรับให้เข้ากับแนวคิดมาตรฐาน จำเป็นต้องอธิบายความเป็นตัวนำยิ่งยวดของบิสมัท “มันอาจจะนำเราไปสู่ทฤษฎีความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่ดีขึ้นพร้อมรายละเอียดเพิ่มเติม” โคเฮนกล่าว
ความเข้าใจเชิงทฤษฎีที่ดีขึ้นอาจนำนักวิทยาศาสตร์ไปสู่ตัวนำยิ่งยวดอื่น ๆ ซึ่งอาจทำงานที่อุณหภูมิที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น Srinivasan Ramakrishnan ผู้เขียนร่วมของบทความนี้กล่าว “เป็นการเปิดเส้นทางใหม่ในการค้นพบวัสดุตัวนำยิ่งยวดใหม่”
เป้าหมายสูงสุดของนักฟิสิกส์คือการหาตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง วัสดุดังกล่าวสามารถใช้แทนโลหะมาตรฐานในสายไฟและอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานและก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีอย่างมาก ตั้งแต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงไปจนถึงรถไฟที่ลอยด้วยแม่เหล็ก
เพื่อยืนยันว่าบิสมัทเป็นตัวนำยิ่งยวด Ramakrishnan
และผู้ทำงานร่วมกันได้แช่เย็นผลึกบิสมัทบริสุทธิ์พิเศษ ขณะที่ป้องกันคริสตัลจากสนามแม่เหล็ก ต่ำกว่า 0.00053 เคลวิน (ประมาณ –273 องศาเซลเซียส) นักวิจัยสังเกตเห็นจุดเด่นของตัวนำยิ่งยวดที่เรียกว่าปรากฏการณ์ Meissner ซึ่งตัวนำยิ่งยวดขจัดสนามแม่เหล็กออกจากภายในตัวเอง
ในทฤษฎีมาตรฐานของความเป็นตัวนำยิ่งยวด อิเล็กตรอนจะจับคู่กันในรูปแบบที่ขจัดความต้านทานต่อการไหลของพวกมัน ต้องขอบคุณปฏิกิริยาของอิเล็กตรอนกับไอออนในวัสดุ แต่ทฤษฎีนี้เรียกว่าทฤษฎี Bardeen-Cooper-Schrieffer หรือ BCS ใช้ได้กับวัสดุที่มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากเท่านั้น ตัวนำยิ่งยวดทั่วไปมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ประมาณหนึ่งอิเล็กตรอนสำหรับแต่ละอะตอมในวัสดุ ในขณะที่บิสมัทแต่ละอิเล็กตรอนจะถูกแบ่งโดย 100,000 อะตอม
บิสมัทเคยถูกผลิตขึ้นเพื่อเป็นตัวนำยิ่งยวดเมื่ออยู่ภายใต้แรงดันสูงหรือเมื่อก่อตัวเป็นอนุภาคนาโน หรือเมื่ออะตอมของมันถูกทำให้ไม่เป็นระเบียบ แทนที่จะจัดเรียงอย่างประณีตในคริสตัล แต่ภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้น บิสมัทมีพฤติกรรมแตกต่างกัน ดังนั้นทฤษฎี BCS จึงยังคงมีผลบังคับใช้ ผลลัพธ์ใหม่นี้เป็นสัญญาณแรกของบิสมัทตัวนำยิ่งยวดในรูปแบบปกติ
ตัวนำยิ่งยวดอีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงก็ยังคงเป็นปริศนา ( SN: 8/8/15, p. 12 ) นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้รับฉันทามติเกี่ยวกับวิธีการทำงาน แม้ว่าตัวนำยิ่งยวดเหล่านี้จะต้องถูกทำให้เย็นลง แต่พวกมันทำงานที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง เหนือจุดเดือดของไนโตรเจนเหลว (77 เคลวินหรือ –196° เซลเซียส)
พฤติกรรมที่ผิดปกติของบิสมัทช่วยจัดการอีกวิธีหนึ่งในการตรวจสอบปรากฏการณ์ความลึกลับที่ยังคงความลึกลับของตัวนำยิ่งยวด นอกจากความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำและความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่ไม่คาดคิดแล้ว บิสมัทยังมีคุณสมบัติผิดปกติหลายประการ รวมถึงพฤติกรรมทางแสงและแม่เหล็กที่ผิดปกติ Ganapathy Baskaran นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากสถาบันคณิตศาสตร์ในเจนไน ประเทศอินเดีย กล่าวว่า “ไม่มีภาพที่ดีทั่วโลก” ในการอธิบายองค์ประกอบที่ผิดปกติ “ฉันคิดว่ามันเป็นแค่ส่วนเล็กๆ ของภูเขาน้ำแข็ง”
credit : hakkenya.org holyprotectionpreschool.org hornyhardcore.net howtobecomeabountyhunter.net inghinyero.com johnnybeam.com karenmartinezforassembly.org kenyanetwork.org kilelefoundationkenya.org kiyatyunisaptoko.com
