รูปแสดงการ ผันแปรของ อุณหภูมิวิกฤติ กับจำนวน อิเล็กตรอน วงนอกสุด เมื่อสาร ตัวนำยิ่งยวด ถูกทำให้เย็นตัวลง ต่ำกว่าอุณหภูมิ วิกฤติของมัน นอกจาก จะมีคุณสมบัติ ทาง ความต้านทาน ไฟฟ้าเปลี่ยนไป แล้วยังมี คุณสมบัติ ทาง ความจุ ความร้อน จำเพาะ (specific heat capacity) อิทธิพล ทางไฟฟ้า ความร้อน (thermoelectric effect) และ สภาพนำ ความร้อน (thermal conductivity) เปลี่ยนแปลง ไปด้วย ดังรูป

 

 

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