การเปลี่ยนแปลงที่น่าตกใจของโลหะไปสู่สถานะของตัวนำยิ่งยวดนั้นถูกเปิดเผยโดยการหายไปอย่างสมบูรณ์ของความต้านทานไฟฟ้าที่อุณหภูมิต่ำ อันที่จริง กระแสในวงจรตัวนำยิ่งยวดแบบปิดสามารถไหลเวียนได้ตลอดไปโดยไม่ลดทอน คุณสมบัติพื้นฐานอีกประการหนึ่งของสถานะตัวนำยิ่งยวดถูกค้นพบในปี 1933 เมื่อ แสดงให้เห็นว่าตัวนำยิ่งยวดขับไล่สนามแม่เหล็กที่หลงเหลืออยู่ ในทำนองเดียวกัน
ตัวนำยิ่งยวด
สามารถถูกทำลายได้ด้วยการใช้สนามแม่เหล็กที่เกินค่าวิกฤต ตัวนำยิ่งยวดและความเป็นแม่เหล็กมักจะพยายามหลีกเลี่ยงซึ่งกันและกัน คุณลักษณะนี้สามารถใช้ประโยชน์ได้ เช่น ทำให้แม่เหล็กลอยเหนือตัวนำยิ่งยวด ดังนั้นการค้นพบสารประกอบที่มีทั้งเฟอร์โรแมกเนติกและตัวนำยิ่งยวดในเวลาเดียวกัน
จึงสร้างความประหลาดใจให้กับนักฟิสิกส์หลายคน ตัวนำยิ่งยวดแบบ ทฤษฎีจุลทรรศน์ของตัวนำยิ่งยวดถูกสร้างขึ้นในปี 1957 ตามทฤษฎีที่เรียกว่า BCS นี้ อิเล็กตรอนจะรวมตัวกันเป็นคู่ เนื่องจากมีอันตรกิริยากับโครงผลึกที่ต่ำ อุณหภูมิ อิเล็กตรอนในคู่คูเปอร์เหล่านี้มีค่าโมเมนตัมตรงกันข้าม หมายความว่า
โดยทั่วไปแล้วทั้งคู่จะมีโมเมนตัมเชิงมุมในวงโคจรเป็นศูนย์ การก่อตัวของคู่คูเปอร์ยังนำไปสู่การสร้างช่องว่างพลังงานตัวนำยิ่งยวด ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนเดี่ยวไม่สามารถครอบครองสถานะใกล้พื้นผิวแฟร์มีได้ ช่องว่างพลังงานดังกล่าว ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเท่ากับพลังงานที่จำเป็นในการแยกคูเปอร์คูเปอร์
แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนเมื่อค่าความร้อนจำเพาะและค่าการนำความร้อนลดลงอย่างทวีคูณ ณ อุณหภูมิที่เรียกว่าอุณหภูมิวิกฤต ทฤษฎี BCS ค่อนข้างประสบความสำเร็จในการอธิบายคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดส่วนใหญ่ แต่การค้นพบวัสดุประเภทใหม่ในปี 1986 ที่มีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง
ยังคงเป็นความท้าทายสำหรับนักทฤษฎี และยังไม่มีคำอธิบายทางทฤษฎีที่ชัดเจนสำหรับปรากฏการณ์นี้
การสังเกตตัวนำยิ่งยวดในตัวนำอินทรีย์ ระบบเฮฟเมียร์เมียน รูทีเนต และล่าสุด ตัวนำยิ่งยวดชนิดเฟอร์โรแมกเนติกใหม่ให้ข้อโต้แย้งที่ชัดเจนสำหรับการมีอยู่ของตัวนำยิ่งยวดประเภทที่แปลกใหม่มากขึ้น
แท้จริงแล้ว
ตัวนำยิ่งยวดในแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกต้องเป็นผลมาจากกลไกการจับคู่อิเล็กตรอนประเภทต่างๆ ในวัสดุเหล่านี้ อิเล็กตรอนที่มีสปินชี้ไปในทิศทางเดียวกันจะรวมตัวกันเพื่อสร้างคูเปอร์คูเปอร์ที่มีสปินหนึ่งหน่วย ส่งผลให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดสามเท่า ในทางตรงกันข้าม ตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม
หรือที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวด เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่มีสปินตรงข้ามจับกันเพื่อสร้างคู่คูเปอร์ที่มีโมเมนตัมและสปินเป็นศูนย์ สนามแม่เหล็กสามารถทำลายตัวนำยิ่งยวด ได้สองวิธี เอฟเฟกต์แรกเหล่านี้เรียกว่าเอฟเฟกต์วงโคจรและเป็นเพียงการรวมตัวกันของแรง เนื่องจากอิเล็กตรอนในคู่คูเปอร์มีโมเมนต์ตรงกัน
ข้าม แรงลอเรนซ์จึงกระทำในทิศทางตรงกันข้ามและทั้งคู่จะแตกออก ปรากฏการณ์ที่สอง เรียกว่าปรากฏการณ์พาราแมกเนติก เกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กแรงสูงพยายามจัดสปินของอิเล็กตรอนทั้งสองให้อยู่ในทิศทางของสนามแม่เหล็ก ตัวนำยิ่งยวดแบบ ถูกทำลายโดยสนามที่มากกว่า
โดยที่T cคืออุณหภูมิวิกฤตที่วัสดุสูญเสียความต้านทานไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม สนามดังกล่าวจะไม่ทำลายความเป็นตัวนำยิ่งยวดของ triplet เพราะสปินของอิเล็กตรอนทั้งสองอาจชี้ไปในทิศทางเดียวกับสนาม ซึ่งหมายความว่าตัวนำยิ่งยวดสามเท่าสามารถถูกทำลายได้โดยผลกระทบจากวงโคจรเท่านั้น
การจัดลำดับแม่เหล็กและตัวนำยิ่งยวดประเภทต่างๆแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่ออะตอมหรืออิเล็กตรอนจำนวนมากเรียงตัวหมุนไปในทิศทางเดียวกัน มีแหล่งที่มาของแม่เหล็กสองแหล่งในโลหะ โมเมนต์แม่เหล็กเฉพาะที่และ “ทะเล” ของอิเล็กตรอนการนำไฟฟ้า แม่เหล็กเฉพาะที่เกิดขึ้นในโลหะหายาก
(เช่น แกโดลิเนียม) และแอกทิไนด์ (เช่น เนปทูเนียม) เนื่องจากการเติมอิเล็กตรอนในเปลือกอะตอมภายในไม่สมบูรณ์ สิ่งนี้นำไปสู่โมเมนต์แม่เหล็กที่กำหนดไว้อย่างดีที่ตำแหน่งอะตอมคงที่ทุกแห่ง ซึ่งจะทำให้เกิดการจับคู่แม่เหล็กในระยะไกลเนื่องจากการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนการนำไฟฟ้า
แม่เหล็ก
ประเภทที่สอง เรียกว่าแถบแม่เหล็ก เกิดขึ้นจากช่วงเวลาแม่เหล็กของตัวนำอิเล็กตรอนเอง ในโลหะ อิเล็กตรอนจะ “เคลื่อนที่” นั่นคือพวกมันมีอิสระที่จะเคลื่อนที่จากตำแหน่งปรมาณูหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง และพวกมันมีแนวโน้มที่จะจัดโมเมนต์แม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็ก
สิ่งนี้ยังเกิดขึ้นในโลหะผสมยูเรเนียม-เจอร์เมเนียม ซึ่งเป็นตัวนำยิ่งยวดเฟอร์โรแมกเนติกสองตัวที่เพิ่งค้นพบโดยกลุ่มที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักรและที่ห้องปฏิบัติการของคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณู ของฝรั่งเศสในเกรอน็อบล์ แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนตมีโมเมนต์แม่เหล็กสุทธิ
ที่อุณหภูมิต่ำเท่านั้น สนามแม่เหล็กภายในปรากฏขึ้นเองตามธรรมชาติที่อุณหภูมิที่เรียกว่า ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 10-1,000 K อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูงขึ้น โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมจะเปลี่ยนทิศทางอย่างต่อเนื่องเพื่อให้โมเมนต์สุทธิเป็นศูนย์ การเปลี่ยนผ่านของสนามแม่เหล็กที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้น
ในสารต้านแม่เหล็กซึ่งเป็นวัสดุที่การหมุนของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิและนำไปสู่การหายไปของสนามแม่เหล็กภายในแม้ว่าตัวนำยิ่งยวดและความเป็นแม่เหล็กดูเหมือนจะเป็นปรากฏการณ์ที่เป็นปฏิปักษ์กัน แต่พวกมันสามารถอยู่ร่วมกัน
ในสารประกอบเดียวกันได้หรือไม่? คำถามนี้ถูกตั้งขึ้นครั้งแรกโดยนักทฤษฎีชาวรัสเซีย ในปี 1957 แต่การทดลองในช่วงต้นในปี 1959 ซึ่งขณะนั้นอยู่ที่ แสดงให้เห็นว่าสิ่งเจือปนในธาตุแม่เหล็กหายากที่มีความเข้มข้นน้อยมาก แม้แต่ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ก็เพียงพอที่จะ ทำลายตัวนำยิ่งยวดอย่างสมบูรณ์
แนะนำ 666slotclub / hob66
