ตัวนำยิ่งยวด คือสารที่สามารนำกระแสไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งได้ โดยไม่มีการต้านทานเลย เรียกว่า "ความต้านทานเป็นศูนย์" ปกติตัวนำไฟฟ้าที่เราใช้กันจะใช้ ลวดทองแดง อลูมิเนียม เงิน ที่มีอยู่ในสายไฟฟ้าทั่วไป ซึ่งโลหะตัวนำไฟฟ้าดังกล่าวนี้ แม้ว่าจะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี แต่ก็ยังมีความต้านทานอยู่ในตัวเองความต้านทานนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสูญหายหรือสูญเสียไปบางส่วน โดยจะสูญเสียในรูปของความร้อน ดังนั้นถ้าหากสายไฟมีขนาดยาว กำลังไฟก็จะตก ที่เรียกว่า "แรงดันไฟฟ้าตก"นั่นเอง คุณสมบัตินี้จะไม่เกิดขึ้นกับตัวนำยิ่งยวด กล่าวคือ ตัวนำยิ่งยวด มีคุณสมบัติที่สำคัญคือ สารพวกนี้จะผลักสนามแม่เหล็ก เรียกปรากฎการณ์นี้ว่า "ไมซ์สเนอร์เอฟเฟค" (Meisser effect)
ตัวนำยิ่งยวด ค้นพบโดย นักฟิสิกส์ชื่อ Onnens ในปี 1991 เขาได้ทดลองวัดความต้านทานทางไฟฟ้าของปรอท และพบว่า เมื่อปรอทเย็นลงจนมีอุณหภูมิประมาณ 4.2 องษาเคลวิน (K) หรือที่ -269 องศาเซลเซียส ความต้านทานทางไฟฟ้าของปรอท จะหมดไป กลายเป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด
นับจากนั้นมา นักวิทยาศาสตร์ ก็ได้คิดค้นวิจัยมาเรื่อย ๆ จนพบว่า มีโลหะอีกหลายชนิดมีสภาพเป็นตัวนำยิ่งยวดได้ เมื่อทำให้เย็นตัวลง จนถึงอุณหภูมิหนึ่งหรือต่ำกว่านั้น อุณหภูมิสูงสุดที่โลหะยังคงมีสภาพเป็นตัวนำยิ่งยวด อยู่ได้คือประมาณ 20 องศาเคลวิน ซึ่งก็ยังต่ำมาก
นักวิทยาศาสตร์พยายามอย่างยิ่งที่จะค้นหาตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงขึ้น โดยเฉพาะที่ประมาณ 300 องศาเคลวิน ปัจจุบันสามารถค้นพบตัวนำยิ่งยวดไดที่ อุณหภูมิ 98 องศาเคลวิน จากอ๊อกไซด์ของโลหะที่เรียกว่า "เซรามิก" เช่น อ๊อกไซด์ของ Strontium, Uttrium เป็นต้น ที่อุณหภูมิ 98 องศาเคลวิน สามารถควบคุมได้โดยใช้ไนโตรเจนเหลวซึ่งมีราคาถูก การประยุกต์ใช้งานโดยทั่วไปอยู่บนพื้นฐานที่ว่า "ตัวนำยิ่งยวด ไม่มีความต้านทานทางไฟฟ้าและมีแรงผลักกับแม่เหล็ก" จากคุณสมบัติอันโดดเด่นนี้ต่อไปเราจะเห็นรถไฟฟ้าที่วิ่งอยู่ในเมืองใหญ่เคลื่อนที่ลอยอยู่บนเหนือรางบนสนามแม่เหล็ก จะเห็นมอเตอร์ไฟฟ้าตัวเล็กลง แต่มีกำลังเท่ากับเครื่องยนต์หลายแรงม้า จะเห็นอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กลงเรื่อย ๆ กินไฟน้อย แต่ประสิทธิภาพดีกว่าหรือเท่าเดิม คอมพิวเตอร์ก็มีขนาดเล็กลงแต่ประมวลผลได้เร็วมากขึ้น และที่สำคัญที่อยากเห็น คือ สายส่งไฟฟ้าที่ระโยงระยางตามท้องถนน ก็ไม่ต้องใช้สายขนาดใหญ่และมีหม้อแปลงไฟฟ้าให้รกลูกตาอีกต่อไป
ขอบคุณข้อมูลความรู้จาก อำนาจ เจริญศิลป์ วิทยาศาสตร์แสนเพลิน กรุงเทพฯ : 2548
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น
น้อมรับข้อคิดเห็นครับ