อ่าน 3 นาที
การจำแนกประเภทตัวนำยิ่งยวด
ตัวนำยิ่งยวดสามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์หลายประการ ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพ ความเข้าใจในปัจจุบัน และค่าใช้จ่ายในการระบายความร้อนของตัวนำยิ่งยวดหรือวัสดุที่ใช้ทำตัวนำยิ่งยวด
การจำแนกประเภทตัวนำยิ่งยวด
ตัวนำยิ่งยวดสามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์หลายประการ ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพ ความเข้าใจในปัจจุบัน และค่าใช้จ่ายในการระบายความร้อนของตัวนำยิ่งยวดหรือวัสดุที่ใช้ทำตัวนำยิ่งยวด
โดยอาศัยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมัน
- ตัวนำยิ่งยวดประเภทที่ 1 : คือตัวนำที่มี สนามวิกฤต ( Hc ) เพียงค่าเดียวและจะเปลี่ยนสถานะจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งอย่างฉับพลันเมื่อถึงสนามวิกฤตนั้น
- ตัวนำยิ่งยวดประเภทที่ 2 : มีสนามวิกฤตสองค่า คือ H c1และ H c2โดยเป็นตัวนำยิ่งยวดที่สมบูรณ์แบบภายใต้สนามวิกฤตต่ำ ( H c1 ) และเปลี่ยนจากสถานะตัวนำยิ่งยวดไปเป็นสถานะตัวนำปกติอย่างสมบูรณ์เมื่ออยู่เหนือสนามวิกฤตสูง ( H c2 ) และอยู่ในสถานะผสมเมื่ออยู่ระหว่างสนามวิกฤตทั้งสอง
- ตัวนำยิ่งยวดประเภท 1.5 : ตัวนำยิ่งยวดหลายองค์ประกอบที่มีลักษณะเฉพาะคือมี ความยาวการเชื่อมโยงสองค่าขึ้นไป
โดยข้อตกลงของพวกเขากับแบบจำลองทั่วไป
- ตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม : คือตัวนำยิ่งยวดที่สามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์ด้วยทฤษฎี BCSหรือทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง
- ตัวนำยิ่งยวดที่ไม่เป็นไปตามแบบแผน : คือตัวนำยิ่งยวดที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีดังกล่าว เช่น:
เกณฑ์นี้มีประโยชน์เนื่องจากทฤษฎี BCS ได้อธิบายคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมได้สำเร็จตั้งแต่ปี พ.ศ. 2490 แต่ยังไม่มีทฤษฎีที่น่าพอใจที่จะอธิบายตัวนำยิ่งยวดแบบไม่ดั้งเดิมได้อย่างสมบูรณ์ ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมเป็นประเภทที่ 1 แต่ก็มีข้อยกเว้น เช่นไนโอเบียมซึ่งเป็นทั้งแบบดั้งเดิมและประเภทที่ 2 [ 1 ]
โดยอุณหภูมิวิกฤตของพวกมัน
- ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำหรือ LTS: คือตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิวิกฤตต่ำกว่า 77 เคลวิน
- ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงหรือ HTS: คือตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิวิกฤตสูงกว่า 77 เคลวิน
- ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง : คือตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิวิกฤตสูงกว่า 273 เคลวิน
77 K ถูกใช้เป็นจุดแบ่งแยกเพื่อเน้นย้ำว่าการนำยิ่งยวดในวัสดุสามารถทำได้ด้วยไนโตรเจนเหลว (ซึ่งมีจุดเดือดที่ 77K) หรือไม่ ซึ่งเป็นไปได้มากกว่าฮีเลียมเหลว ( 3He ) (ทางเลือกในการทำให้ได้อุณหภูมิที่จำเป็นเพื่อให้ได้ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำ และแน่นอนว่าฮีเลียมเหลวมีราคาแพง) ซึ่งมีจุดเดือดประมาณ 4.22 K [ 2 ]
โดยพิจารณาจากส่วนประกอบของวัสดุและโครงสร้าง
- ธาตุบริสุทธิ์บางชนิดเช่นตะกั่วหรือปรอท (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด เพราะบางชนิดไม่สามารถเข้าสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดได้)
- ตัวนำยิ่งยวดส่วนใหญ่ที่ทำจากธาตุบริสุทธิ์เป็นประเภทที่ 1 (ยกเว้นไนโอเบียมเทคนีเซียมวานาเดียมซิลิคอนและธาตุคาร์บอนชนิดต่างๆ ที่กล่าวถึงข้างต้น)
- โลหะผสมเช่น
- ไนโอเบียม-ไทเทเนียม (NbTi) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นตัวนำยิ่งยวดและถูกค้นพบในปี 1962
- เซรามิก (ซึ่งมักเป็นฉนวนในสภาวะปกติ) ซึ่งรวมถึง
- คิวเพรตส์หรือออกไซด์ของทองแดง (มักมีโครงสร้างเป็นชั้น ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทุกทิศทาง)
- นิกเกิลเลต ( R NiO 2 R =ไอออนธาตุหายาก ) โดยที่ นิกเกิลเลต NdNiO 2แบบชั้นอนันต์ที่เจือด้วย Sr [ 3 ]จะเกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิ 9-15 K ในตระกูลของอนาล็อกเฟส Ruddlesden-Popper Nd 6 Ni 5 O 12 (n=5) จะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิ 13 K [ 4 ]โปรดทราบว่านี่ไม่ใช่รายการที่สมบูรณ์และเป็นหัวข้อของการวิจัยในปัจจุบัน
- ตัวนำยิ่งยวดที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลักรวมถึงสารกลุ่มออกซีพนิคไทด์
- แมกนีเซียมไดโบไรด์ (MgB 2 ) ซึ่งมีอุณหภูมิวิกฤตที่ 39K [ 5 ]เป็นตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมที่มีอุณหภูมิสูงสุดที่ทราบ
- ออกไซด์ที่ไม่ใช่คิวเพรต เช่นบีเคบีโอ
- แพลเลเดต – สารประกอบแพลเลเดียม [ 6 ] [ 7 ]
- สารประกอบอื่นๆ เช่น สารประกอบ "โลหะ" อย่างปรอท(Hg)3เอ็นบีเอฟ6และปรอท3ทาฟ6ซึ่งทั้งสองเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 7 K (−266.15 °C; −447.07 °F) [ 8 ]
ดูเพิ่มเติม
- ตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม
- ตัวนำยิ่งยวดแบบพันธะโควาเลนต์
- รายชื่อตัวนำยิ่งยวด
- การนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง
- ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง
- ตัวนำยิ่งยวด
- การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีของสภาพนำยิ่งยวด
- ลำดับเหตุการณ์ของเทคโนโลยีอุณหภูมิต่ำ
- ตัวนำยิ่งยวดชนิดที่ 1
- ตัวนำยิ่งยวดชนิดที่ 2
- ตัวนำยิ่งยวดชนิด 1.5
- ตัวนำยิ่งยวดเฟอร์มิออนหนัก
- ตัวนำยิ่งยวดอินทรีย์
- ตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดา
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การจำแนกประเภทตัวนำยิ่งยวด
ตัวนำยิ่งยวดสามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์หลายประการ ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพ ความเข้าใจในปัจจุบัน และค่าใช้จ่ายในการระบายความร้อนของตัวนำยิ่งยวดหรือวัสดุที่ใช้ทำตัวนำยิ่งยวด
โดยอาศัยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมัน
ตัวนำยิ่งยวดประเภทที่ 1 : คือตัวนำที่มี สนามวิกฤต ( Hc ) เพียงค่าเดียวและจะเปลี่ยนสถานะจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งอย่างฉับพลันเมื่อถึงสนามวิกฤต นั้น ตัวนำยิ่งยวดประเภทที่ 2 : มีสนามวิกฤตสองค่า คือ H c1 และ H c2 โดยเป็นตัวนำยิ่งยวดที่สมบูรณ์แบบภายใต้...
โดยข้อตกลงของพวกเขากับแบบจำลองทั่วไป
เกณฑ์นี้มีประโยชน์เนื่องจากทฤษฎี BCS ได้อธิบายคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมได้สำเร็จตั้งแต่ปี พ.ศ.
โดยอุณหภูมิวิกฤตของพวกมัน
77 K ถูกใช้เป็นจุดแบ่งแยกเพื่อเน้นย้ำว่าการนำยิ่งยวดในวัสดุสามารถทำได้ด้วย ไนโตรเจนเหลว (ซึ่งมี จุดเดือดที่ 77K) หรือไม่ ซึ่งเป็นไปได้มากกว่า ฮีเลียมเหลว ( 3He ) (ทางเลือกในการทำให้ได้อุณหภูมิที่จำเป็นเพื่อให้ได้ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำ...