นักฟิสิกส์คำนายจากทางทฤษฎีพบว่าแมกนีเซียมสามารถสร้าง superconductor 2 มิติได้
หนึ่งในสิ่งที่ทำให้วิชาฟิสิกส์ทรงพลัง คือ การคำนวณความเป็นไปได้ใหม่ จากทางทฤษฎีที่มีอยู่ในปัจจุบัน นำไปสู่การสร้างสิ่งใหม่ เมื่อไม่นานนี้ ทีมวิจัยGiovanni Alberto Ummarino กับ Alessio Zaccone ร่วมกันท้าทายแนวคิดในตำราเรียนที่ระบุว่า มีเพียงธาตุบางชนิดในตารางธาตุเท่านั้นที่สามารถเป็น superconductor (ตัวนำยิ่งยวด) ได้ ทีมวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า ปรากฏการณ์การจำกัดควอนตัม (quantum confinement) สามารถเปลี่ยนธาตุที่ไม่เป็น superconductor ให้กลายเป็น superconductor ได้
โดยที่การจำกัดเชิงควอนตัม คือ ปรากฏการณ์ที่พลังงานของอนุภาคควอนตัม เช่น อิเล็กตรอน สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อถูกจำกัดในเชิงพื้นที่ ซึ่งผลกระทบนี้ในที่สุดเกิดจากหลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ยิ่งคุณจำกัดตำแหน่งในเชิงพื้นที่ของอนุภาคควอนตัมมากเท่าไร ความผันผวนของพลังงานก็จะมากขึ้นเท่านั้น
แมกนีเซียม (Magnesium) มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีในการนำไฟฟ้า แต่แมกนีเซียมไม่จัดเป็น superconductor ตัวนำยิ่งยวดเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มดีเป็นพิเศษที่มีศักยภาพในการปฏิวัติการส่งพลังงาน การสร้างภาพทางการแพทย์ และการคำนวณแบบควอนตัม และมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทานต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต (critical temperature) ที่กำหนด
ขณะนี้ การคำนวณของเราคาดการณ์ว่า แม้แต่แมกนีเซียมก็สามารถกลายเป็น superconductorได้ เมื่อแปรรูปเป็นฟิล์มบางพิเศษที่มีความหนาต่ำกว่า 1 นาโนเมตร (หนึ่งส่วนพันล้านของหนึ่งเมตร) การคำนวณไม่มีพารามิเตอร์ที่ปรับได้และใช้การคำนวณเบื้องต้นของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และโครงตาข่ายของวัสดุ ปริมาณสำคัญที่คาดการณ์ไว้ คือ อุณหภูมิวิกฤตที่วัสดุจะเปลี่ยนจากโลหะธรรมดาเป็น superconductor และประเมินเป็นฟังก์ชันของความหนาของฟิล์ม
ที่น่าประหลาดใจคือ ในกรณีนี้ อุณหภูมิวิกฤตที่สามารถทำได้โดยการย่อขนาดแผ่นแมกนีเซียมนาโนที่มีความหนาประมาณครึ่งนาโนเมตรให้เล็กลงนั้นสูงถึง 10 เคลวิน ซึ่งถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา เนื่องจากหมายความว่า ฮีเลียมเหลว (liquid helium) สามารถนำมาใช้ในการทำให้วัสดุเย็นลงเพื่อให้เกิดคุณสมบัติการนำไฟฟ้ายิ่งยวด (superconductivity) แทนที่จะใช้เทคโนโลยีทำความเย็นที่มีราคาแพงกว่ามาก
แปลและเรียบเรียงโดย
One To Many - A Brief Science
.
แหล่งอ้างอิง
[1] Magnesium becomes a possible superconductor near the 2D limit
[2] Possible Superconductivity in Very Thin Magnesium Films
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
