เหล็กเป็นองค์ประกอบหลักในตู้ครัวของนักวิทยาศาสตร์มาโดยตลอด แต่เนื่องจากคุณสมบัติของแม่เหล็ก จึงไม่มีใครสงสัยว่ามีประโยชน์สำหรับสูตรตัวนำยิ่งยวดอะตอมของเหล็กเป็นแม่เหล็กขนาดเล็กที่มีขั้วเหนือและใต้ หากสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยอะตอมแต่ละตัวในก้อนเหล็กทั้งหมดชี้ไปในทิศทางเดียวกัน ก้อนใหญ่จะหยิบหรือผลักคลิปหนีบกระดาษ นั่นเป็นเพราะสนามขนาดเล็กจำนวนมากสามารถให้สนามแม่เหล็กกับเหล็กได้
แต่ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำแบบดั้งเดิมนั้นทำจากวัสดุ
ที่อะตอมแต่ละตัวไม่ได้สร้างสนามแม่เหล็กที่แรง ยิ่งไปกว่านั้น วัสดุเหล่านี้สูญเสียความเป็นตัวนำยิ่งยวดเมื่อสิ่งสกปรกที่เป็นแม่เหล็กเข้าสู่สารประกอบ สนามแม่เหล็กใดๆ ที่ป้อนเข้าไปสามารถดึงอิเล็กตรอนที่มีประจุและแยกคู่ออกจากกัน
ดังนั้นจึงมีความคิดมานานแล้วว่าแม่เหล็กและตัวนำยิ่งยวดเป็นสิ่งที่ไม่เกิดร่วมกัน
“คงไม่มีใครใฝ่ฝันที่จะได้เห็นตัวนำยิ่งยวด 55 เคลวินในวัสดุที่เป็นเหล็ก” Paglione กล่าว
แต่ในบทความทบทวนที่ตีพิมพ์ในเดือนกันยายนในNature Physics Paglione และ Richard Greene ได้สรุปหลักฐานล่าสุดที่บ่งชี้ว่าแม่เหล็กอาจมีความสำคัญต่อตัวนำยิ่งยวดในวัสดุที่เป็นเหล็ก
เมื่อรวมกับสารหนู แม่เหล็กอะตอมขนาดเล็กในเหล็กจะเรียงตัวกันเพื่อสลับทิศทางของสนามแม่เหล็กอย่างเป็นระเบียบ — ขึ้น ลง ขึ้น ลง และอื่นๆ สถานะนี้เรียกว่า antiferromagnetic และถึงแม้ว่าวัสดุต้านสนามแม่เหล็กจะจับคลิปหนีบกระดาษไม่ได้ แต่ก็ยังคงเป็นแม่เหล็กชนิดหนึ่ง
Cuprates ยังแสดง antiferromagnetism และในทั้งสองกลุ่ม
ความเป็นตัวนำยิ่งยวดปรากฏขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำให้ลำดับการต้านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เสถียร — ผ่านการเติมสารหรือโดยการใช้แรงกด — และการวางแนวแม่เหล็กภายในคริสตัลเริ่มผันผวนโดยเปลี่ยนจากบนลงล่าง
นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าความคล้ายคลึงกันระหว่างสองตระกูลนี้แสดงให้เห็นว่าการสลายของ antiferromagnetism มีบทบาทในการช่วยให้อิเล็กตรอนจับคู่กัน แม้ว่าจะยังไม่มีใครทราบแน่ชัดว่าเป็นอย่างไร ความผันผวนของแม่เหล็กอาจมีความสำคัญต่อการไขปริศนา ในบทความรีวิวเรื่องNatureนั้น Mazin ได้แนะนำว่าแม่เหล็กเป็นสิ่งจำเป็น
การศึกษาสนามแม่เหล็กเพิ่มเติมอาจช่วยให้นักวิจัยค้นหาสารประกอบที่ทำงานได้สูงถึงอุณหภูมิห้อง โดยไม่จำเป็นต้องทำความเย็นที่ตัวนำยิ่งยวดต้องการในปัจจุบัน
“มีไอออนแม่เหล็กจำนวนมาก มีระบบแม่เหล็กมากมาย” Mazin กล่าว “ต้องมีตัวนำยิ่งยวดมากกว่านี้ และบางตัวอาจมีอุณหภูมิสูงขึ้นหรือใช้งานได้ดีกว่า”
Canfield เห็นด้วย: “วิธีหนึ่งในการค้นหาสารประกอบตัวนำยิ่งยวดอื่น ๆ คือการพยายามปรับเปลี่ยนสารประกอบที่เป็น antiferromagnetic”
แม้ว่านักวิทยาศาสตร์บางคนยังคงพึ่งพาปัจจัยร่วมอย่างหนึ่งที่เป็นรากฐานของตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง แต่คนอื่นๆ เชื่อว่าความแตกต่างที่พบระหว่างสองตระกูลนี้เปิดกว้างความคิดที่ว่าอาจมีมากกว่าหนึ่งวิธีในการเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง หากเป็นกรณีนี้ อาจยังพบตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงอีกหลายประเภท
“เรารู้อยู่แล้วว่ามีวิธีการนำไฟฟ้ายิ่งยวดมากกว่าหนึ่งวิธี” ซิงห์กล่าว “อีกมุมมองหนึ่งคือ … บางที cuprates และ superconductors เหล็กอาจใช้เส้นทางที่แตกต่างกัน”
จนกว่าจะมีคำตอบที่ชัดเจน นักฟิสิกส์จะยังคงค้นหาวัสดุใหม่ ๆ และขยายขอบเขตของตัวนำยิ่งยวดที่รู้จักในปัจจุบัน เพื่อเพิ่มอุณหภูมิในการทำงานและหาวัสดุที่มีประโยชน์ทางเทคโนโลยี
“เคล็ดลับคือการหาวิธีแก้ปัญหาที่อาจใช้ได้ผล” แคนฟิลด์ผู้ปลูกผลึกเหล็ก – อาร์เซไนด์ในห้องทดลองของเขากล่าว “นี่คือที่มาของการวิจัยพื้นฐานและสัญชาตญาณ”
แนะนำ : เคล็ดลับต่างๆ | เว็บรวมวิธีต่างๆ How to | จัดอันดับซีรีย์ | รีวิวครีม
