Covalent superconductor
કોવેલન્ટ સુપરકન્ડક્ટર્સ એ સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રી છે જ્યાં અણુઓ સહસંયોજક બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. આવી પ્રથમ સામગ્રી બોરોન-ડોપ્ડ સિન્થેટિક હીરા હતી જે ઉચ્ચ-દબાણ ઉચ્ચ-તાપમાન (એચપીએચટી) પદ્ધતિ દ્વારા ઉગાડવામાં આવી હતી. આ શોધનું કોઈ વ્યવહારુ મહત્વ નહોતું, પરંતુ મોટાભાગના વૈજ્ઞાનિકોને આશ્ચર્ય થયું કારણ કે હીરા અને સિલિકોન સહિતના સહસંયોજક અર્ધવાહકમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી જોવા મળી ન હતી. ઇતિહાસ વિજ્ઞાનમાં ઘણી શોધોની પ્રાથમિકતા જોરદાર રીતે વિવાદિત છે (જુઓ, દા. ત., નોબેલ પુરસ્કાર વિવાદો). બીજું ઉદાહરણ, સુમિયો ઇજીમાએ 1991માં કાર્બન નેનોટ્યુબ્સની "શોધ" કર્યા પછી, ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ ધ્યાન દોર્યું છે કે કાર્બન નેનોફાઇબરનું વાસ્તવમાં દાયકાઓ પહેલાં અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું. સહસંયોજક સેમિકન્ડક્ટર્સમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી વિશે પણ આવું જ કહી શકાય. જર્મેનિયમ અને સિલિકોન-જર્મેનિયમમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીની આગાહી સૈદ્ધાંતિક રીતે 1960ના દાયકાની શરૂઆતમાં કરવામાં આવી હતી. થોડા સમય પછી, જર્મેનિયમ ટેલુરાઇડમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી પ્રાયોગિક રીતે મળી આવી હતી. 1976માં, તાંબાના આયનો સાથે રોપવામાં આવેલા જર્મેનિયમમાં Tc = 3.5 K સાથે સુપરકન્ડક્ટિવિટી પ્રાયોગિક રીતે જોવા મળી હતી; તે પ્રાયોગિક રીતે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે સુપરકન્ડક્ટિવિટી (જીઇમાં) માટે અમોર્ફિઝેશન જરૂરી હતું, અને સુપરકન્ડક્ટિવિટી જીઇને જ સોંપવામાં આવી હતી, તાંબાને નહીં. હીરામાં હીરાની સુપરકન્ડક્ટિવિટી બોરોન દ્વારા ભારે પી-પ્રકારનાં ડોપિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરવામાં આવી હતી, જેમ કે વ્યક્તિગત ડોપિંગ અણુઓએ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાનું શરૂ કર્યું અને "અશુદ્ધતા બેન્ડ" ની રચના કરી. નિર્ણાયક તાપમાન Tc = 4 K અને નિર્ણાયક ચુંબકીય ક્ષેત્ર Bc = 4 T સાથે સુપરકન્ડક્ટિવિટી પ્રકાર-2ની હતી. બાદમાં, હોમોઇપિટેક્સિયલ CVD ફિલ્મોમાં Tc ≈ 11K પ્રાપ્ત કરવામાં આવી છે. હીરામાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીની ઉત્પત્તિ અંગે, ત્રણ વૈકલ્પિક સિદ્ધાંતો સૂચવવામાં આવ્યા હતાઃ ફોનોન-મધ્યસ્થ જોડી પર આધારિત પરંપરાગત BCS સિદ્ધાંત, સહસંબંધિત અશુદ્ધિ બેન્ડ સિદ્ધાંત અને ફર્મિ સ્તરની નજીકમાં નબળા સ્થાન ધરાવતા છિદ્રોની સ્પિન-ફ્લિપ-સંચાલિત જોડી. 12C, 13C, 10B અથવા 11B આઇસોટોપોથી સમૃદ્ધ હીરા પરના પ્રયોગોએ સ્પષ્ટ Tc પરિવર્તન દર્શાવ્યું હતું અને તેની તીવ્રતા બલ્ક પોલિક્રિસ્ટલાઇન હીરામાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીની BCS પદ્ધતિની પુષ્ટિ કરે છે. કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સમાં આંતરિક સુપરકન્ડક્ટિવિટીના અહેવાલો આવ્યા હોવા છતાં, અન્ય ઘણા પ્રયોગોમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીના કોઈ પુરાવા મળ્યા નથી, અને આ પરિણામોની માન્યતા ચર્ચાનો વિષય છે. જો કે, નેનોટ્યુબ્સ અને હીરા વચ્ચેનો નિર્ણાયક તફાવત નોંધોઃ નેનોટ્યુબ્સમાં સહસંયોજક બંધાયેલા કાર્બન પરમાણુ હોવા છતાં, તેઓ હીરા કરતાં ગ્રેફાઇટના ગુણધર્મોમાં નજીક છે, અને ડોપિંગ વિના ધાતુ હોઈ શકે છે. દરમિયાન, અનડોપ્ડ હીરા એક અવાહક છે. ઇન્ટરકલેટેડ ગ્રેફાઇટ જ્યારે ગ્રેફાઇટ પ્લેન વચ્ચે ધાતુના અણુઓ દાખલ કરવામાં આવે છે (ઇન્ટરકલેટેડ), ત્યારે નીચેના સંક્રમણ તાપમાન સાથે કેટલાક સુપરકન્ડક્ટર્સ બનાવવામાં આવે છેઃ સિલિકોન એવું સૂચન કરવામાં આવ્યું હતું કે "સી અને જી, જે હીરાની રચનામાં પણ રચાય છે, તે જ રીતે યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી પ્રદર્શિત કરી શકે છે", અને ખરેખર, ભારે બોરોન ડોપ્ડ સી (સીઃ બી) અને સીઃ બીમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીની શોધ ઝડપથી અનુસરવામાં આવી છે. હીરાની જેમ, સીઃ બી એ પ્રકાર-2 સુપરકન્ડક્ટર છે, પરંતુ તેમાં ટી. સી. = 0.4 કે અને બી. સી. = 0.4 ટી. ના ઘણા નાના મૂલ્યો છે. સીઃ બીમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી ભારે ડોપિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરવામાં આવી હતી, જે ગેસ નિમજ્જન લેસર ડોપિંગની વિશેષ બિન-સંતુલન તકનીક દ્વારા પ્રાપ્ત થઈ હતી. સી. આઈ. સી. માં સિલિકોન કાર્બાઇડ સુપરકન્ડક્ટિવિટી બોરોન અથવા એલ્યુમિનિયમ સાથે ભારે ડોપિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરવામાં આવી હતી. બંને ઘન (3C-SiC) અને ષટ્કોણ (6H-SiC) તબક્કાઓ સુપરકન્ડક્ટિંગ છે અને 1.5 K નો ખૂબ સમાન Tc દર્શાવે છે. જો કે એલ્યુમિનિયમ અને બોરોન ડોપિંગ વચ્ચેના ચુંબકીય ક્ષેત્રના વર્તન માટે નિર્ણાયક તફાવત જોવા મળે છેઃ SiC: Al એ પ્રકાર-II છે, જે Si: B જેવું જ છે. તેનાથી વિપરીત, SiC: B એ પ્રકાર-I છે. આ તફાવતને સમજાવવાના પ્રયાસમાં, એ નોંધવામાં આવ્યું હતું કે સી. આઈ. સી. માં સુપરકન્ડક્ટિવિટી માટે કાર્બન સાઇટ્સ કરતાં સી સાઇટ્સ વધુ મહત્વપૂર્ણ છે. જ્યારે બોરોન સી. આઈ. સી. માં કાર્બનને બદલે છે, ત્યારે એ. એલ. સી. સાઇટ્સને બદલે છે. તેથી, Al અને B જુદા જુદા વાતાવરણને "જુએ છે" જે SiC ના વિવિધ ગુણધર્મોને સમજાવી શકે છેઃ Al અને SiC: B. હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ 90 GPA (ગીગાપાસ્કલ) થી ઉપરના દબાણ પર, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વીજળીનું ધાતુ વાહક બની જાય છે. જ્યારે નિર્ણાયક તાપમાનથી નીચે ઠંડુ કરવામાં આવે છે ત્યારે તેનો ઉચ્ચ દબાણનો તબક્કો સુપરકન્ડક્ટિવિટી દર્શાવે છે. નિર્ણાયક તાપમાન દબાણ સાથે વધે છે, જે 100 જી. પી. એ. પર 23 કે. થી 200 જી. પી. એ. પર 150 કે. સુધી હોય છે. જો હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડને ઊંચા તાપમાને દબાણ કરવામાં આવે, તો પછી ઠંડુ કરવામાં આવે છે, નિર્ણાયક તાપમાન 2015 સુધીમાં સૌથી વધુ સ્વીકૃત સુપરકન્ડક્ટિંગ નિર્ણાયક તાપમાન સુધી પહોંચે છે. સલ્ફરના નાના ભાગને ફોસ્ફરસ સાથે બદલીને અને તેનાથી પણ વધુ દબાણનો ઉપયોગ કરીને, એવી આગાહી કરવામાં આવી છે કે નિર્ણાયક તાપમાનને ઉપર સુધી વધારવું અને ઓરડાના તાપમાનની સુપરકન્ડક્ટિવિટી પ્રાપ્ત કરવી શક્ય બની શકે છે. સંદર્ભો પણ જુઓ બાહ્ય કડીઓ હીરા અને સંબંધિત સામગ્રીમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી પર આંતરરાષ્ટ્રીય વર્કશોપ 2005 હીરા અને સંબંધિત સામગ્રીમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી પર આંતરરાષ્ટ્રીય વર્કશોપ 2008 ન્યૂ ડાયમંડ એન્ડ ફ્રન્ટિયર કાર્બન ટેકનોલોજી વોલ્યુમ 17, નંબર 1 સીવીડી હીરામાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી પર વિશેષ અંક સુપરકન્ડક્વિટી સુપરકન્ડક્ટર્સ પર કેટલાક કાગળો