 ตัวนำไฟฟ้าโดยทั่วไป จะมีการสูญเสีย พลังงานไฟฟ้า ในรูปความร้อน เมื่อมี กระแสไฟฟ้าไหล ผ่าน อันเนื่องมาจากตัวนำไฟฟ้านั้นมีความต้านทานไฟฟ้าอยู่ในตัว สำหรับ ตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด จะไม่เกิดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าเลย เพราะไม่มีความต้านทานไฟฟ้าอยู่ในตัวนั่นเอง จากคุณสมบัตินี้เองตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด จึงถูกนำ ไปใช้งาน อย่างกว้างขวาง กับอุปกรณ์ ที่ต้องการ กระแสไฟฟ้าสูง สภาพ การนำไฟฟ้ายิ่งยวด ในปี ค.ศ. 1911 ออนเนส (L. Onnes) หลังจากที่ พบว่า ค่าความต้านทานไฟฟ้า ของปรอท ลดลงเป็นศูนย์อย่าง ทันทีทันใดที่อุณหภูมิ 4.2 K แล้วนั้น เขายังพบว่า ค่าความต้านทาน ไฟฟ้า ยังคงเป็นศูนย์ ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 4.2K ออนเนส จึงได้ ประกาศว่า ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 4.2 K และเรียกสภาพใหม่นั้นว่า "สภาพการนำไฟฟ้ายิ่งยวด"
ผลการทดลองของออนเนส
หลังจากการค้นพบของออนเนส ก็ได้มีการศึกษาหาสารที่เป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดเพิ่มขึ้นอีกจนถึง ปัจจุบันพบว่า ตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดที่เป็นธาตุมี 24 ธาตุ นอกนั้นเป็นสารประกอบและอัลลอย(alloy) สารตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดจะมีค่าอุณหภูมิวิกฤติที่แตกต่างกัน
ตาราง แสดงอุณหภูมิวิกฤติในตารางธาตุที่เป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดได้
ธาตุ (Element) Tc in K |
ชื่อ |
Tc |
ชื่อ |
Tc |
Aluminium |
1.19 |
Cadmium |
0.56 |
Gallium-Alpha |
1.09 |
Gallium-Beta |
6.20 |
Gallium-Gramma |
7.62 |
Indium |
3.40 |
iridium |
0.14 |
Lanthanum-Alpha |
4.90 |
Lanthanum-beta |
6.06 |
Lead |
7.19 |
Mercury-Alpha |
4.15 |
Mercury-Beta |
3.94 |
Molydanum |
0.92 |
Niobium |
0.65 |
Osmium |
9.26 |
Protactinium |
1.40 |
Rhenium |
1.69 |
Ruthenium |
0.49 |
Tantalum |
4.48 |
Tachnetium |
8.22 |
Thallium |
2.39 |
Thorium |
1.36 |
Tin |
3.72 |
Titanium |
0.39 |
Tungsten |
0.01 |
Uranium-Alpha |
0.68 |
Uranium-Beta |
1.80 |
Vanadium |
5.30 |
Zinc |
0.87 |
Zirconium |
0.54 |
ตาราง แสดงอุณหภูมิที่ทำให้เกิดตัวนำยิ่งยวด เทียบกับค่าความดัน
Element Tc in k pressure |
Bismuth II3.916 |
25,000 atm |
Bismuth II3.90 |
25,200 atm |
Bismuth II3.86 |
25,800 atm |
Bismuth II7.25 |
27,000-28,400 atm |
Caesium1.7 |
50 Kbr |
Germanium4.85-5.4 |
120 Kbr |
Selenium II6.75-6.95 |
130 Kbr |
Silicon7.9 |
120-130 Kbr |
Tellurium3.3 |
56,000 atm |
Thallium (FCC)1.45 |
35 Kbr |
Thaiiium (HCC)1.95 |
35 Kbr |
กฎเกี่ยวกับการเกิดสภาพการนำไฟฟ้ายิ่งยวด ได้ว่า
1. สภาพการ นำไฟฟ้ายิ่งยวด จะปรากฏ ในธาตุ 2 กลุ่ม ใหญ่ๆ คือ
- กลุ่ม่ธาตุ ในหมู่หัวต่อ (transition element) และ - กลุ่มในธาตุหมู่ IIB , IIIA , IVA
2. สภาพ การนำไฟฟ้ายิ่งยวด จะไม่ปรากฏใน
- สารแม่เหล็กเฟอร์โร (ferromagnetic) , - สารแม่เหล็กแอนติเฟอร์โร (antiferromagnetic)
- สารฉนวน , สารกึ่งตัวนำ , ธาตุในหมู่ IA , IIA และ กลุ่มธาตุหายาก(rare earth element)
3. สภาพ การนำไฟฟ้ายิ่งยวด จะเกิด เมื่ออิเล็กตรอน วงนอกสุด ของอะตอม อยู่ระหว่าง 2.8 เท่านั้น

รูปแสดง การเปลี่ยนแปลง คุณสมบัติ ทางไฟฟ้า และความร้อน ของตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด
|