การมีส่วนร่วมของฉันกับตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงเริ่มขึ้นในฤดูใบไม้ร่วงปี 1986 เมื่อนักเรียนในหลักสูตรปีสุดท้ายของฉันเกี่ยวกับฟิสิกส์สสารควบแน่นที่มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมถามฉันว่าฉันคิดอย่างไรเกี่ยวกับรายงานข่าวเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดตัวใหม่ ตามรายงาน นักวิทยาศาสตร์สองคนที่ทำงานในเมืองซูริก ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เจ จอร์จ เบดนอร์ซ และเค อเล็กซ์ มุลเลอร์ ได้ค้นพบวัสดุที่มีอุณหภูมิ
การเปลี่ยนแปลง
สูงกว่าค่าสูงสุดก่อนหน้านี้ที่ 23 K ถึง 50% ซึ่ง ได้รับความสำเร็จเมื่อกว่าทศวรรษก่อนหน้านี้
ในสมัยนั้น ต่อ ไปนี้จำเป็นต้องเดินไปห้องสมุดมหาวิทยาลัยเพื่อยืมสำเนาวารสาร ฉบับที่เหมาะสม ฉันรายงานกลับไปยังนักเรียนว่าฉันไม่มั่นใจในข้อมูลนี้ เนื่องจากค่าความต้านทานต่ำที่สุดที่
และ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า “B&M”) สังเกตได้อาจเทียบได้กับทองแดงแทนที่จะเป็นศูนย์ ไม่ว่าในกรณีใด วัสดุมีค่าความต้านทานเป็นศูนย์ที่ ~10 K แม้ว่าการลดลงจะเริ่มขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 35 K นอกจากนี้ ผู้เขียนยังไม่ได้กำหนดองค์ประกอบหรือโครงสร้างผลึกของสารประกอบที่พวกเขาเชื่อว่าเป็นตัวนำยิ่งยวด
ในขณะที่ส่งบทความในเดือนเมษายน พ.ศ. 2529 สิ่งที่พวกเขารู้ก็คือตัวอย่างของพวกเขาเป็นส่วนผสมของเฟสต่างๆ ที่มีแบเรียม (Ba) แลนทานัม (La) ทองแดง (Cu) และออกซิเจน (O) พวกเขายังขาดอุปกรณ์ที่จะทดสอบว่าตัวอย่างขับสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของตัวนำยิ่งยวดมาก
กว่าความต้านทานเป็นศูนย์หรือไม่ และเรียกว่าไม่น่าแปลกใจที่ B&M ตั้งชื่อบทความอย่างระมัดระวังว่า ” ตัวนำยิ่งยวด T c ที่เป็นไปได้สูงในระบบ (ตัวเอียงของฉัน) ความสงสัยของฉันและของนักฟิสิกส์หลายคน เกิดจากสองสิ่ง หนึ่งคือการคาดการณ์ในปี 1968 นัก ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับนับถือ
ซึ่งเสนอว่ามีขีดจำกัดบนตามธรรมชาติของค่าTc ที่เป็นไปได้ สำหรับตัวนำยิ่งยวด และเราน่าจะใกล้เคียงกับมัน อีกฉบับหนึ่งคือสิ่งพิมพ์ในปี พ.ศ. 2512 เรื่องตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นบทสรุปบทความสองเล่มโดยผู้เชี่ยวชาญชั้นนำในสาขานี้ ดังที่หนึ่งในนั้นกล่าวว่าหนังสือเล่มนี้จะเป็นตัวแทนของ “ตะปูตัวสุดท้าย
ในโลงศพ
สิ่งที่ตามมาในไม่ช้าคือความเร่งรีบทั่วโลกในการต่อยอดจากการค้นพบของ B&M เมื่อพบวัสดุที่มี T cสูงกว่าผู้คนเริ่มรู้สึกว่าท้องฟ้าเป็นขีดจำกัด นักฟิสิกส์พบความเคารพใหม่สำหรับนักเคมีออกไซด์เนื่องจากทุกเทคนิคที่เป็นไปได้ถูกนำมาใช้เพื่อวัดคุณสมบัติของสารประกอบใหม่เหล่านี้ก่อนแล้วจึงแสวงหา
การใช้งาน ผลที่ตามมาคือกระดาษปลิวว่อน แม้หลังจากความพยายามวัดผลในหลายหมื่นปีการทำงาน การใช้งานจริงยังคงต้องการทางเทคนิค เรายังคงไม่เข้าใจวัสดุ Tc สูงอย่างเหมาะสมและกลไกของการนำยิ่งยวดยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ลูกบอลเริ่มกลิ้งของตัวนำยิ่งยวด” และดูเหมือนว่าหลายคน
ข้อควรพิจารณาเหล่านี้บ่งชี้อย่างชัดเจนว่าอันตรกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนและแลตทิซ (ซึ่งไม่ ว่าในกรณีใดก็ตามดูเหมือนจะอ่อนแอเกินไป) ไม่ใช่สาเหตุของค่าT c ที่สูง สำหรับสาเหตุที่แท้จริงนั้น ความคิดเห็นมีแนวโน้มที่จะมีแรงดึงดูดจากแม่เหล็กบางรูปแบบที่มีบทบาท แต่การตกลงเกี่ยวกับกลไกที่แม่นยำ
นั้นพิสูจน์ได้ยาก สาเหตุหลักมาจากการลดลงของพลังงานอิเล็กตรอนเมื่อเข้าสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดน้อยกว่า 0.1% ของพลังงานทั้งหมด (ซึ่งประมาณ 1 eV) ทำให้การแยกการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นเรื่องยากมากออกจากหัวข้อนี้หลังจากนั้น โดยรู้สึกว่าทุกสิ่งที่สำคัญได้ทำไปแล้วใน 58 ปีนับตั้งแต่การค้นพบ
อนาคต
ที่ไร้แรงเสียดทาน? อะไรคือโอกาสสำหรับตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง? สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งที่ต้องจำไว้ก็คือ แม้ว่าเราจะค้นพบวัสดุที่มีค่าT c ~ 300 K ก็ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างโต๊ะสนุกเกอร์ด้วยลูกบอลที่ลอยได้แบบไร้แรงเสียดทาน ไม่ต้องสนใจก้อนหินที่ลอยได้ในภาพยนตร์
อาจต้องใช้ 500 K เพราะเราสังเกตและคาดว่าเมื่อT cสูงขึ้น คู่อิเล็กตรอนจะเล็กลง ซึ่งหมายความว่าความผันผวนทางความร้อนมีความสำคัญมากขึ้น เนื่องจากเกิดขึ้นในปริมาตรที่น้อยลงและสามารถนำไปสู่การสูญเสียการเชื่อมโยงเฟสที่จำเป็นต่อความเป็นตัวนำยิ่งยวดได้ง่ายกว่า ผลกระทบนี้
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสนามแม่เหล็กสูง มีความสำคัญอยู่แล้วในปัจจุบันที่มีT- c สูงวัสดุและได้นำไปสู่การปรับปรุงครั้งใหญ่ในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีที่เส้นของฟลักซ์แม่เหล็ก “หยุด” ในตำแหน่งหรือ “ละลาย” และเคลื่อนที่ ซึ่งมักจะทำใกล้กับT cและก่อให้เกิดการกระจายตัวต้านทาน
ข้อจำกัดอีกประการหนึ่ง อย่างน้อยสำหรับคัพเรตก็คือความยากลำบากในการส่งผ่านกระแสน้ำขนาดใหญ่จากผลึกหนึ่งไปยังอีกผลึกหนึ่งในวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ ส่วนหนึ่งเกิดจากความจริงที่ว่าในวัสดุดังกล่าว กระแสน้ำยิ่งยวดจะไหลได้ดีในระนาบทองแดงออกไซด์เท่านั้น นอกจากนี้ การมีเพศสัมพันธ์
ระหว่าง คู่คลื่น dในผลึกที่อยู่ติดกันสองผลึกนั้นอ่อนแอมาก เว้นแต่ว่าผลึกจะเรียงชิดกันจนกลีบของฟังก์ชันคลื่นของพวกมันซ้อนทับกัน นอกจากนี้ คู่มีขนาดเล็ก ดังนั้นแม้แต่ขอบเขตที่แคบระหว่างเม็ดคริสตัลก็ยังเป็นอุปสรรคต่อความก้าวหน้าของพวกเขา ไม่มีปัญหาเหล่านี้เกิดขึ้นใน วัสดุ T c ต่ำ
นอกเหนือจากการใช้งานแล้ว ยังมีข้อดีอื่นๆ อีกมากมายที่เกิดจากการค้นพบตัวนำยิ่งยวด Tc สูงรวมถึงการพัฒนาอย่างมากในเทคนิคสำหรับการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ของวัสดุ ตัวอย่างเช่น โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปี (ARPES) ที่หาค่ามุมได้ช่วยให้เรา “เห็น” พลังงานของสถานะอิเล็กตรอน
ที่ถูกครอบครองอย่างละเอียดยิ่งขึ้น ในขณะที่การกระเจิงของนิวตรอนเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดในการเปิดเผยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของไอออนทองแดง การถือกำเนิดของไฮ- ทีซีตัวนำยิ่งยวดยังเผยให้เห็นว่าแบบจำลองทางทฤษฎีของอิเล็กตรอนที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อนซึ่งทำงานได้ดี
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
