นักวิจัยศึกษาโครงสร้างผลึกของพลูโทเนียมกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นบนตัวนำยิ่งยวดที่มีพลูโทเนียมเป็นส่วนประกอบหลักตัวแรก เช่นเดียวกับตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ ตัวนำนี้นำไฟฟ้าได้โดยไม่มีความต้านทานเป็นศูนย์ แต่มันไม่เข้ากับสารตัวนำยิ่งยวดตระกูลอื่นๆพลูโทเนียมซึ่งเป็นหัวใจของการระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ มีกัมมันตภาพรังสีและเป็นพิษเกินกว่าที่การค้นพบนี้จะนำไปสู่การใช้งานได้จริง แต่โลหะผสมชนิดใหม่ที่น่าฉงนนี้กำลังเปิดเส้นทางสู่การศึกษาลักษณะบางอย่างของตัวนำยิ่งยวดที่ยังเข้าใจได้ไม่ดีนัก จอห์น แอล. ซาร์เรา จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอส (NM) ซึ่งเป็นผู้นำการทดลองกล่าว
หัวข้อข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ
เส้นทางสู่ตัวนำยิ่งยวดใหม่ย้อนไปถึงคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่คลุมเครือจากโครงการแมนฮัตตัน นักวิทยาศาสตร์ที่สร้างอาวุธนิวเคลียร์เครื่องแรกพบว่าเมื่อพวกเขาให้ความร้อนแก่พลูโตเนียม พวกเขาสามารถเปลี่ยนรูปร่างที่เปราะที่อุณหภูมิห้องให้กลายเป็นดินเหนียวที่เรียกว่าเดลต้าเฟส ซึ่งนำไปแปรรูปเป็นชิ้นส่วนอาวุธได้ง่ายกว่า ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการเติมแกลเลียมเล็กน้อยลงในวัสดุที่ร้อน พวกเขาจะได้โครงสร้างที่ดีนี้เพื่อให้คงอยู่ต่อไปแม้ว่าโลหะผสมจะเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องแล้วก็ตาม อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครเคยทราบการกระทำของแกลเลียม
ในการสืบสวนปริศนานี้ Sarrao และเพื่อนร่วมงานของเขาใน Los Alamos
ได้สร้างวัสดุใหม่ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างพลูโตเนียมในเฟสเดลต้า พวกเขาผสมพลูโตเนียมและให้ความร้อนกับแกลเลียมและโคบอลต์ แล้วค่อยๆ ทำให้ส่วนผสมที่หลอมเหลวเย็นลง สิ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจก็คือ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าสารประกอบที่ได้นั้นเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 18.5 เคลวิน
วัสดุกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดเมื่ออิเล็กตรอนอิสระซึ่งโดยปกติจะผลักกัน สร้างคู่ที่สามารถรูดผ่านตาข่ายผลึกของวัสดุได้โดยไม่มีข้อจำกัด (SN: 9/7/02, p. 158: ตัวนำยิ่งยวดมีการจับคู่อิเล็กตรอนที่แปลก ) ในตัวนำยิ่งยวดแบบเดิม การสั่นของอะตอมจะกระตุ้นให้เกิดการจับคู่ของอิเล็กตรอน วัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่จำเป็นต้องแช่เย็นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 20 K ก่อนที่จะสูญเสียความต้านทานไฟฟ้า
ในกลุ่มของตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ค่อยมีใครเข้าใจ กลไกการจับคู่อิเล็กตรอนยังคงไม่ชัดเจน องค์ประกอบที่เป็นทองแดงออกไซด์บางชนิดของชั้นนี้ยังคงรักษาสภาพตัวนำยิ่งยวดไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 160 K ซึ่งอบอุ่นพอๆ กับอุณหภูมิภาคพื้นดินที่เย็นที่สุดเท่าที่เคยบันทึกไว้นอกห้องปฏิบัติการ สมาชิกอื่นสูญเสียความต้านทานไฟฟ้าภายในสองสามองศาของศูนย์สัมบูรณ์เท่านั้น วัสดุใหม่นี้มีลักษณะคล้ายกับสิ่งเหล่านี้ในโครงสร้างและคุณสมบัติทางแม่เหล็กและทางไฟฟ้าบางอย่าง ทีมของ Sarrao รายงาน
สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์
รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ
ติดตาม
Sarrao กล่าวว่า วัสดุพลูโตเนียม-แกลเลียม-โคบอลต์ใหม่อาจเป็นตัวเชื่อมที่ขาดหายไปภายในตัวนำยิ่งยวดชั้นสองนี้ เนื่องจากวัสดุดังกล่าวจะสูญเสียความต้านทานไฟฟ้าที่อุณหภูมิปานกลาง Sarrao กล่าว หากการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของสารประกอบใหม่ยืนยันว่าเป็นสมาชิกของชั้นนี้ พวกเขายังอาจชี้ให้เห็นถึงกลไกการจับคู่อิเล็กตรอนที่ทำให้วัสดุเหล่านี้เป็นตัวนำยิ่งยวด เขากล่าวเสริม
Sarrao และเพื่อนร่วมงานของเขาจาก Los Alamos, University of Florida ใน Gainesville และสถาบัน Transuranium Elements ของคณะกรรมาธิการ ยุโรปในเมือง Karlsruhe ประเทศเยอรมนี อธิบายเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดใหม่ใน Nature เมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน
Credit : สล็อตเว็บตรง
