ตัวนำยิ่งยวดของดาวพุธได้รับการอธิบายในที่สุด

ได้ค้นพบว่าปรอทที่เป็นของแข็งทำหน้าที่เป็นตัวนำยิ่งยวด ตอนนี้ เป็นครั้งแรกที่นักฟิสิกส์มีความเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย L’Aquila ประเทศอิตาลี ใช้วิธีการคำนวณแบบหลักการแรกสมัยใหม่ โดยพบความผิดปกติหลายประการในคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และโครงตาข่ายของปรอท รวมถึงผลการคัดกรองอิเล็กตรอนที่ยังไม่ได้อธิบายมาก่อน ซึ่งส่งเสริม

ความเป็นตัวนำ

ยิ่งยวดโดยการลดแรงผลักระหว่างคู่ของอิเล็กตรอนตัวนำยิ่งยวด ทีมงานยังได้กำหนดอุณหภูมิตามทฤษฎีที่ซึ่งการเปลี่ยนเฟสของตัวนำยิ่งยวดของปรอทเกิดขึ้น ซึ่งเป็นข้อมูลที่ก่อนหน้านี้ไม่มีอยู่ในหนังสือเรียนของสสารควบแน่น ความนำยิ่งยวดคือความสามารถของวัสดุในการนำไฟฟ้า

โดยไม่มีความต้านทานใดๆ มีการสังเกตพบในวัสดุหลายชนิดเมื่อถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตT cซึ่งเป็นเครื่องหมายการเปลี่ยนแปลงไปสู่สถานะของตัวนำยิ่งยวด ในทฤษฎี ของความเป็นตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเอาชนะแรงผลักทางไฟฟ้าร่วมกัน

จนเกิดสิ่งที่เรียกว่า ปรอทที่เป็นของแข็งกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่รู้จักกันเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2454 เมื่อออนเนสทำให้ธาตุเย็นลงเป็นอุณหภูมิฮีเลียมเหลว แม้ว่าต่อมาจะถูกจัดประเภทเป็นตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม แต่พฤติกรรมของมันก็ไม่เคยได้รับการอธิบายอย่างเต็มที่ และไม่ได้คาดการณ์ถึงอุณหภูมิวิกฤต 

ซึ่งเป็นสถานการณ์ซึ่งเป็นผู้นำความพยายามล่าสุดในการซ่อมแซมการกำกับดูแลนี้ เรียกว่า “แดกดัน”

“แม้ว่าอุณหภูมิวิกฤตจะต่ำมากเมื่อเทียบกับ วัสดุที่มี Tcสูง เช่น คัพเรต (คอปเปอร์ออกไซด์) และไฮไดรด์แรงดันสูง ปรอทก็มีบทบาทพิเศษในประวัติศาสตร์ของตัวนำยิ่งยวด โดยทำหน้าที่เป็นเกณฑ์มาตรฐาน

ที่สำคัญสำหรับทฤษฎีปรากฏการณ์วิทยาในต้นทศวรรษ 1960 และ 1970” กล่าว “นี่เป็นเรื่องน่าขันจริง ๆ ที่ปรอทซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีการรายงานเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดเป็นครั้งแรก จนถึงตอนนี้ยังไม่เคยได้รับการศึกษาด้วยวิธีหลักการสมัยใหม่สำหรับตัวนำยิ่งยวดเลย” ไม่จำเป็นต้องมีพารามิเตอร์

เชิงประจักษ์

หรือแม้แต่กึ่งเชิงประจักษ์ในงานของพวกเขา Profeta และเพื่อนร่วมงานเริ่มต้นด้วยการโต้แย้ง: หาก ไม่ได้ค้นพบสารตัวนำยิ่งยวดในปรอทในปี 1911 นักวิทยาศาสตร์จะทำนายการมีอยู่ของมันในปัจจุบันโดยใช้เทคนิคการคำนวณล้ำสมัยได้หรือไม่ ในการตอบคำถามนี้ 

พวกเขาใช้วิธีการที่เรียกว่าทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นของตัวนำยิ่งยวด (SCDFT) ซึ่งถือเป็นหนึ่งในวิธีที่แม่นยำที่สุดในการอธิบายคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดของวัสดุในโลกแห่งความเป็นจริงในแนวทางหลักการแรก เช่น SCDFT Profeta อธิบายว่า สมการกลศาสตร์ควอนตัมพื้นฐานที่อธิบายพฤติกรรม

ของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนในวัสดุจะได้รับการแก้ไขเป็นตัวเลข โดยไม่ต้องแนะนำพารามิเตอร์เชิงประจักษ์หรือแม้แต่กึ่งเชิงประจักษ์ ข้อมูลเดียวที่จำเป็นสำหรับ SCDFT คือการจัดเรียงตัวในอวกาศของอะตอมที่ก่อตัวเป็นวัสดุที่กำหนด แม้ว่าโดยทั่วไปจะใช้การประมาณมาตรฐานบางอย่าง

เพื่อให้สามารถจัดการเวลาในการคำนวณได้เมื่อใช้เทคนิคนี้ นักวิจัยพบว่าปรากฏการณ์ต่างๆ มากมายมารวมกันเพื่อส่งเสริมความเป็นตัวนำยิ่งยวดในปรอท พฤติกรรมที่พวกเขาค้นพบนั้นรวมถึงผลกระทบจากความสัมพันธ์ที่ผิดปกติกับโครงสร้างผลึกของวัสดุ การแก้ไขเชิงสัมพัทธภาพของโครงสร้าง

อิเล็กทรอนิกส์

ที่เปลี่ยนความถี่ของโฟนัน ซึ่งเป็นการสั่นของโครงตาข่ายคริสตัล และการปรับสภาพที่ผิดปกติของการขับไล่คูลอมบ์ที่เหลือระหว่างอิเล็กตรอนเนื่องจากการนอนต่ำ (ที่ประมาณ 10 eV) d -state

กล่าวว่าผลกระทบดังกล่าวอาจถูกละเลยในตัวนำยิ่งยวด (แบบธรรมดา) ส่วนใหญ่ 

แต่ไม่ได้อยู่ในสารปรอท โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลการคัดกรองทำให้อุณหภูมิวิกฤตที่มีประสิทธิภาพขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น 30% “ในการศึกษานี้ เราตระหนักว่าแม้ว่าปรอทจะถูกพิจารณาว่าเป็นระบบที่ค่อนข้างง่าย เนื่องจากมีโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีที่ไม่ซับซ้อน แต่ที่จริงแล้วมันเป็นหนึ่ง

ในตัวนำยิ่งยวดที่ซับซ้อนที่สุดที่เราเคยพบ” เอฟเฟกต์การจับคู่วงโคจรมีความสำคัญหลังจากคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้ทั้งหมดแล้ว นักวิจัยคาดการณ์ว่าT cสำหรับปรอทที่อยู่ภายใน 2.5% ของค่าที่วัดได้จากการทดลองจริง พวกเขายังพบว่าหากผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพ เช่น การมีเพศสัมพันธ์แบบหมุนวงโคจร 

(ปฏิสัมพันธ์ระหว่างการหมุนของอิเล็กตรอนและวงโคจรของมันรอบนิวเคลียสของอะตอม) ไม่รวมอยู่ในการคำนวณ โหมดโฟนอนบางโหมดจะไม่เสถียร ซึ่งบ่งชี้ถึงแนวโน้มที่ระบบจะ บิดเบี้ยวเป็นโครงสร้างที่สมมาตรน้อยกว่า ผลกระทบดังกล่าวจึงมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอุณหภูมิวิกฤตของปรอท 

นักวิจัยอ้างว่างานของพวกเขาซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในรีวิวทางกายภาพ Bมีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ กล่าวว่า “ตอนนี้เราทราบกลไกในระดับจุลภาคในตัวนำยิ่งยวดที่ค้นพบเป็นครั้งแรก และได้ระบุการเปลี่ยนเฟสของตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นข้อมูลที่ขาดหายไปสำหรับตัวนำยิ่งยวดตัวแรกที่ค้นพบ” กล่าว

ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดที่เก่าแก่ที่สุดในโลก แม้ว่าแนวทางของวัสดุโดยการออกแบบจะเป็นไปได้ด้วยการคำนวณปริมาณงานสูงเท่านั้น เขากล่าวเสริม การคำนวณดังกล่าวมีความสามารถในการคัดกรองวัสดุผสมทางทฤษฎีหลายล้านรายการ และเลือกวัสดุที่อาจเป็นตัวนำยิ่งยวดทั่วไปที่ใกล้เคียง

กับสภาพแวดล้อม การค้นหาวัสดุที่มีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องเช่นนี้จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสายส่งไฟฟ้าได้อย่างมาก อีกทั้งยังช่วยลดความซับซ้อนในการใช้งานทั่วไปของตัวนำยิ่งยวด เช่น แม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวดในเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่อง MRI

Credit : เว็บสล็อตแท้