คาร์เมอร์ลิง ออนเนส (Kamerligh Onnes :1911) นักฟิสิกส์ชาวเนเธอร์แลนด์
ตัวนำยวดยิ่ง (superconductors) คือวัสดุซึ่งความต้านทานไฟฟ้ามีค่าเป็นศูนย์อย่างทันทีทันใด เมื่อลดอุณหภูมิลงจนถึงอุณหภูมิวิกฤต ซึ่งปรากฏการณ์นี้ถูกพบครั้งแรกในปรอทบริสุทธิ์โดย คาร์เมอร์ลิง ออนเนส นักฟิสิกส์ชาวเนเธอร์แลนด์ และจากการค้นพบทำให้ออนเนสได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1913 โดยตัวนำยวดยิ่งแบ่งเป็นชนิดต่างๆได้ตามการจัดจำแนก ถ้าใช้สมบัติทางแม่เหล็กเป็นตัวกำหนดชนิดของตัวนำยวดยิ่งจะสามารถแบ่งตัวนำยวดยิ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ ตัวนำยวดยิ่งชนิดที่ 1 (Type I superconductors) และตัวนำยวดยิ่งชนิดที่ 2 (Type II superconductors)

### ตัวนำยวดยิ่งชนิดที่ 1 (Type I superconductors)

พฤติกรรมของสนามแม่เหล็กวิกฤตต่างๆซึ่งเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ
เมื่อให้ค่าสนามแม่เหล็กภายนอกน้อยกว่าสนามแม่เหล็กวิกฤต (critical magnetic field :*H*c) ตัวนำจะยังคงสภาพนำยวดยิ่งอยู่ แต่ถ้าสนามแม่เหล็กที่ให้มีค่ามากกว่าสนามแม่เหล็กวิกฤต ตัวนำจะสูญเสียสภาพนำยวดยิ่งและกลายเป็นตัวนำปกติ ถึงแม้ว่าอุณหภูมิจะยังคงต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตก็ตาม โดยตัวนำยวดยิ่งชนิดที่ 1 นี้จะให้ปรากฏการณ์ไมสเนอร์ที่สมบูรณ์ คือ เส้นแรงแม่เหล็กไม่สามารถพุ่งผ่านเนื้อสารตัวนำได้ และโดยทั่วไปแล้วค่าสนามแม่เหล็กวิกฤตของตัวนำยวดยิ่งชนิดที่ 1 นี้จะมีขนาดต่ำมากจึงไม่เพียงพอที่จะนำไปประยุกต์ใช้งาน ซึ่ง สนามแม่เหล็กวิกฤตจะมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิตามสมการ

|  |
| --- |
| {\displaystyle H\_{\text{c}}(T)=H\_{\text{c}}(0)(1-(T/T\_{\text{c}})^{2})} |

### ตัวนำยวดยิ่งชนิดที่ 2 (Type II superconductors)

ตัวนำยวดยิ่งชนิดที่ 2 ให้ค่าสนามแม่เหล็กวิกฤต 2 ค่า คือสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 1 (Lower critical magnetic field field :*H*c1) และสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 2 (Upper critical magnetic field field :*H*c2) เมื่อให้สนามแม่เหล็กจากภายนอกเข้าไปแล้วมีค่าน้อยกว่าสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 1 ตัวนำยวดยิ่งาจะมีสภาพเป็นตัวนำยวดยิ่งอย่างสมบูรณ์ เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกที่ให้เข้าไปมีค่ามากกว่าสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 1 แต่น้อยกว่าสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 2 ตัวนำยวดยิ่งจะแสดงปรากฏการณ์ไมสเนอร์ไม่สมบูรณ์ ทำให้มีเส้นแรงแม่เหล็กบางส่วนสามารถพุ่งผ่านบริเวณนี้ได้ และเมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกมีค่ามากกว่าสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 2 ตัวนำยวดยิ่งจะเปลี่ยนสภาพเป็นตัวนำปกติ ดังภาพแสดงพฤติกรรมของสนามแม่เหล็กวิกฤตต่างๆซึ่งเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ โดยสามารถนำตัวนำยวดยิ่งชนิดนี้มาประยุกต์ใช้งานในเชิงแม่เหล็กได้ดี 

#### สนามแม่เหล็กวิกฤตเชิงผิว (Surface critical magnetic field field :*H*c3)

เมื่อให้สนามแม่เหล็กภายนอกมากกว่าสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 2 แล้วยังคงมีสถานะนำยวดยิ่งบางๆบริเวณผิว เรียกว่า สนามแม่เหล็กวิกฤตเชิงผิว (Surface critical magnetic field field) หรือสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 3 (Third critical field field :*H*c3) ซึ่งในปี ค.ศ. 1963 เจมส์และเจนเนสได้อธิบายถึงค่าสนามแม่เหล็กวิกฤตบริเวณผิว โดยอธิบายว่าสนามแม่เหล็กวิกฤตนี้มีค่าเป็นสัดส่วนกับสนามแม่เหล็กวิกฤตที่ 2 

|  |
| --- |
| {\displaystyle H\_{\text{c3}}=1.69H\_{\text{c2}}} |

### ตัวนำยวดยิ่งแบบแม่เหล็ก (Magnetic superconductors)

ตัวนำยวดยิ่งแบบแม่เหล็ก (Magnetic superconductors) คือตัวนำยวดยิ่งที่มีสมบัติเป็นตัวนำยวดยิ่งและมีสมบัติทางแม่เหล็ก ตัวนำยวดยิ่งแบบนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อตัวนำยวดยิ่งถูกเจือด้วยสารเจือแบบแม่เหล็ก จะมีผลทำให้เกิดสภาพความเป็นแม่เหล็กในโครงสร้างขึ้น แต่เนื่องจากแม่เหล็กมีผลทำลายสภาพนำยวดยิ่งได้ ดังนั้นจะทำให้อุณหภูมิวิกฤตมีค่าน้อยลง และจากการทดลองสารตัวนำยวดยิ่งแบบแม่เหล็กบางชนิดพบว่า ที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต สารจะอยู่ในสถานะที่มีสภาพนำยวดยิ่งร่วมกับสภาพแม่เหล็กเฟอร์โร เช่น *ErRh*4*B*4, *HoMo*6*S*8 เป็นต้น และสถานะนำยวดยิ่งร่วมกับสภาพแม่เหล็กแอนไทม์เฟอร์โร เช่น *ErMo*6*S*8, *SmRh*4*B*4 เป็นต้น พิจารณาตารางแสดงค่าอุณหภูมิวิกฤตและสนามแม่เหล็กวิกฤตของตัวนำยวดยิ่ง


|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| ตัวนำยวดยิ่งแบบผลึก | อุณหภูมิวิกฤต *T*c(K) | สนามแม่เหล็กวิกฤต *H*c(K) |
| *La*2-x*Sr*x*CuO*4 | 92 | ≥150 |
| *YBa*2*Cu*3*O*7 | 92 | ≥150 |
| *Bi*2*Sr*2*Ca*2*Cu*3*O*10 | 110 | ≥250 |
| *TlBa*2*Ca*2*Cu*3*O*9 | 110 | ≥100 |
| *Tl*2*Ba*2*Ca*2*Cu*3*O*10 | 125 | ≥150 |
| *HgBa*2*Ca*2*Cu*3*O*8 | 133 | ≥150 |
|

#### สารแม่เหล็กพารา สารแม่เหล็กไดอา และสารแม่เหล็กเฟอร์โร

วัสดุที่มีสมบัติแม่เหล็กพารา (paramagnetic) คือวัสดุซึ่งมีโมเมนต์แม่เหล็กรวมเป็นศูนย์ วัสดุที่มีสมบัติแม่เหล็กไดอา (diamagnetic) เมื่อให้สนามแม่เหล็กจากภายนอก (*H*) โมเมนต์แม่เหล็กจะเรียงตัวเป็นระเบียบในทิศตรงกันข้ามกับสนามแม่เหล็ก และวัสดุที่มีสมบัติแม่เหล็กเฟอร์โร (ferromagnetic) โมเมนต์แม่เหล็กจะเรียงตัวเป็นระเบียบอยู่ในแต่ละโดเมน (Domain Wall) เมื่อให้สนามแม่เหล็กจากภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กของทุกโดเมนจะมีทิศเดียวกับสนามแม่เหล็ก ซึ่งค่าสภาพยอมรับได้ทางแม่เหล็ก (magnetic susceptibility) ของสภาพแม่เหล็กต่างๆ มีค่า χ>0 , χ<0 และ χ>>0 ตามลำดับ

#### ค่าสภาพยอมรับได้ทางแม่เหล็ก (magnetic susceptibility)

เมื่อวัสดุวางอยู่ในสนามแม่เหล็ก (*H*) ค่าความเป็นแม่เหล็ก (magnetization, *M*) จะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดขึ้นตามความสัมพันธ์

|  |
| --- |
| {\displaystyle {\text{M}}={\text{χ}}{\text{H}}} |

### อ้างอิง

1. ↑  Buckel, W. (1991). *Superconductivity: fundamental and application*. New York :VCH Publisherlnc.
2. ↑  Ketterson, J.B. and Song S.N. (1999). *Superconductivity*. New York :Cambridge University Press.
3. ↑  พงษ์แก้ว อุดมสมุทรหิรัญ. (2555). *ตัวนำยวดยิ่งเบื้องต้น*. กรุงเทพมหานคร :บจก. วัน โอ ไฟว์ ดิจิตอล พริ้นติ้ง. ถ่ายเอกสาร.
4. ↑  พงษ์แก้ว อุดมสมุทรหิรัญ. (2555). *ตัวนำยวดยิ่งเบื้องต้น*. กรุงเทพมหานคร :บจก. วัน โอ ไฟว์ ดิจิตอล พริ้นติ้ง. ถ่ายเอกสาร.
5. ↑  Saint-James, D. and de Gennes, P.G. (1963). Onset of superconductivity in decreasing fields. *Phys*. *Lett 7* : 306-308.
6. ↑  Bolonkin, A. (2008). AB levitator and electricity storage. *Aircraft engineering and Aerospace Technology* 80:427-438.
7. ↑  Kittel, C. (1997). *Introduction to solid state physics*. United states of America :John Wiley & son.