โดยทั่วไปแล้วอิเล็กตรอนที่แยกตัวออกจากกันจะจับตัวกันอยู่ที่ระยะแขนและขับไล่เพื่อนบ้าน แต่น่าประหลาดใจที่ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง แรงผลักนี้อาจทำให้อิเล็กตรอนคู่หนึ่งลดท่าทางเข้าหากันและดึงดูดแทนการวิจัยใหม่แสดงให้เห็น นักวิทยาศาสตร์รายงานในวันที่ 21 กรกฎาคมว่าผลกระทบอาจเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงชนิดใหม่
แม้ว่าผลกระทบจะถูกทำนายครั้งแรกเมื่อ 50 ปีที่แล้ว
แต่ความพยายามครั้งก่อนที่จะบีบบังคับอิเล็กตรอนให้ประพฤติตัวในลักษณะที่ไม่เป็นมิตรนี้ล้มเหลว เช่นเดียวกับการขับไล่ประจุ ดังนั้นอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจึงมักจะปฏิเสธซึ่งกันและกัน แต่ตอนนี้นักวิจัยได้ตรวจสอบแนวคิดที่ขัดกับสัญชาตญาณว่าแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนสามารถเกิดขึ้นได้ “อย่างไรก็ตาม คุณมีเวทย์มนตร์ [นี้] ซึ่งจากแรงผลักทั้งหมดนี้ คุณสามารถสร้างแรงดึงดูดได้” Shahal Ilani ผู้เขียนร่วมการศึกษา นักฟิสิกส์จากสถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann ใน Rehovot ประเทศอิสราเอล กล่าว
Ilani และเพื่อนร่วมงานสร้างผลกระทบในระบบอิเล็กตรอนแบบเปลือยกระดูกในท่อนาโนคาร์บอน การทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ระบบนี้ประกอบด้วยท่อนาโนคาร์บอนตั้งฉากสองท่อ – กระบอกสูบกลวงของอะตอมคาร์บอน – เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 นาโนเมตร
อิเล็กตรอนสองตัวนั่งอยู่ที่ไซต์ภายในนาโนทิวบ์ตัวแรก อิเล็กตรอนสองตัวนี้จะผลักกันออกจากกัน ท่อนาโนที่สองเรียกว่า “โพลาไรเซอร์” ทำหน้าที่เป็น “กาว” ที่ช่วยให้อิเล็กตรอนทั้งสองสามารถดึงดูดได้ เมื่อนักวิทยาศาสตร์นำท่อนาโนทั้งสองมาชิดกัน Ilani กล่าว “อิเล็กตรอนในท่อนาโนตัวแรกเปลี่ยนธรรมชาติของพวกมัน พวกเขากลายเป็นคนน่าดึงดูดแทนที่จะน่ารังเกียจ”
การพลิกนี้เกิดจากธรรมชาติของโพลาไรเซอร์ ประกอบด้วยอิเล็กตรอน 1 ตัว
ซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในสองตำแหน่งในท่อนาโนคาร์บอน ไม่ว่าจะอยู่ระหว่างอิเล็กตรอนคู่แรกของท่อนาโนหรืออยู่ไกลออกไป คู่ของอิเล็กตรอนในท่อนาโนตัวแรกจะผลักอิเล็กตรอนของโพลาไรเซอร์ เตะจากตำแหน่งใกล้ไปยังตำแหน่งไกล และการหายไปของอิเล็กตรอนทำให้เกิดช่องว่างที่มีประจุบวก ซึ่งดึงดูดคู่อิเล็กตรอนเข้าหากัน และเข้าหากันและกัน
ไปด้วยกัน
เพื่อแสดงให้เห็นว่าปกติสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างระบบอิเล็กตรอนในท่อนาโนดังแสดงด้านล่าง อุปกรณ์ด้านซ้ายติดตั้งอยู่ภายในระบบทำความเย็น ข้างในมีท่อนาโนคาร์บอนตั้งฉากสองท่อ (ขวา) ท่อนาโนด้านล่างประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัวที่ตำแหน่งสองตำแหน่งตามท่อ (สีเขียว) ท่อนาโนด้านบนเรียกว่าโพลาไรเซอร์ มีอิเล็กตรอน 1 ตัว ซึ่งสามารถหาตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งจากสองตำแหน่ง (สีม่วง) นักวิจัยพบว่าเมื่อนำท่อนาโนมาใกล้กัน อิเล็กตรอนในบริเวณสีเขียวจะถูกดึงดูดเข้าหากัน เนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับโพลาไรเซอร์
A. HAMO ET AL/NATURE 2016
Takis Kontos นักฟิสิกส์จาก École Normale Supérieure ในปารีส กล่าวว่า “ทัวร์เดอฟอร์ซ” เป็น “ทัวร์เดอฟอร์ซ” ผู้เขียนความเห็นบนกระดาษในฉบับเดียวกันของNatureกล่าว แม้ว่าระบบที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้นนั้นเรียบง่ายมาก เขากล่าวว่า “การทดลองทั้งหมดที่สร้างขึ้นรอบๆ การทดลองนั้นซับซ้อนอย่างยิ่ง”
เป็นที่ทราบกันดีว่าอิเล็กตรอนสามารถดึงดูดได้ในบางสถานการณ์ ในตัวนำยิ่งยวดทั่วไป อิเล็กตรอนจะจับคู่กันเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับไอออนในวัสดุ ระบบบัดดี้นี้ช่วยให้ตัวนำยิ่งยวดนำไฟฟ้าได้โดยไม่มีความต้านทาน แต่ตัวนำยิ่งยวดดังกล่าวจะต้องถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมากจึงจะทำให้เกิดผลกระทบนี้ได้
แต่ในปี 2507 นักฟิสิกส์ วิลเลียม ลิตเติลแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้ตั้งทฤษฎีว่าคู่อิเล็กตรอนสามารถดึงดูดได้เช่นเดียวกันเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนอื่นๆ แทนที่จะเป็นไอออน คู่ดังกล่าวควรเชื่อมโยงกันที่อุณหภูมิสูงขึ้น การรับรู้นี้จุดประกายหวังว่าวัสดุที่มีอิเล็กตรอนดึงดูดเหล่านี้อาจเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องซึ่งจะเปิดโอกาสทางเทคโนโลยีมากมายสำหรับการส่งและเก็บพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าผลกระทบดังกล่าวสามารถสร้างตัวนำยิ่งยวดได้หรือไม่ และตัวนำยิ่งยวดดังกล่าวอาจทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้นได้หรือไม่ การค้นพบครั้งใหม่นี้แสดงให้เห็นเพียงว่าแรงดึงดูดสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการผลักอิเล็กตรอน มันคือ “ก้าวแรกที่สำคัญ” อิลานีกล่าว ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถเริ่มคิดหาวิธีสร้าง “วัสดุใหม่ที่น่าสนใจซึ่งแตกต่างจากที่คุณหาได้ในธรรมชาติ”
credit : sweetdivascakes.com sweetlifewithmary.com sweetretreatbeat.com sweetwaterburke.com tenaciouslysweet.com thegreenbayweb.com thetrailgunner.com titanschronicle.com tjameg.com travel-irie-jamaica.com
