العلماء يحددون أول موصل فائق “غير تقليدي” في العالم موجود في الطبيعة
مصر:إيهاب محمد زايد
قليل من المواد لديها موهبة خارقة في حمل تيار دون أي مقاومة تقريبًا فيما يعرف بالموصلية الفائقة. أصغر حفنة منها يمكن العثور عليها في الطبيعة.
اكتشف العلماء أن إحدى المواد ذات الصيغة الموجودة في الطبيعة قادرة على التوصيل الفائق عند درجات حرارة منخفضة دون استخدام الخداع الكمي النموذجي، مما يجعلها أول موصل فائق غير تقليدي من نوعه.
الموصلات الفائقة رائعة ومفيدة للغاية أيضًا، لأنها توصل الكهرباء دون فقدان الطاقة. ويرجع ذلك عادة إلى مشاركة إلكتروناتها في الهوية فيما يعرف باسم أزواج كوبر، مما يسمح لها بالمرور عبر خليط من الذرات بسهولة نسبية.
ترتبط أزواج كوبر في الموصلات الفائقة غير التقليدية بطرق لم يتم وصفها في النماذج المبكرة للموصلية الفائقة، وهي طرق تعني أيضًا أنها تظهر عند درجات حرارة أعلى.
ومن خلال سلسلة من الاختبارات المعملية التفصيلية، وجد فريق دولي من الباحثين أن معدن المياسيت – المعروف بالفعل بأنه موصل فائق – يمكن أن يظهر خصائص موصل فائق غير تقليدي.
يحدث هذا المياسايت في الطبيعة، فضلاً عن كونه شيئًا يمكن للعلماء تصنيعه في المختبر، فهو أكثر ندرة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه من غير المحتمل أن تتمتع أي قطعة من المياسايت الموجودة في الطبيعة بالنقاء المطلوب لتعمل كموصل فائق غير تقليدي.
يقول الفيزيائي رسلان بروزوروف من جامعة ولاية أيوا: “بشكل حدسي، تعتقد أن هذا شيء تم إنتاجه عمدًا أثناء بحث مركّز، ولا يمكن أن يكون موجودًا في الطبيعة”. “ولكن اتضح أن الأمر كذلك.”
تم استخدام ثلاثة اختبارات مختلفة لتحديد الموصلية الفائقة غير التقليدية للمياسيت، بما في ذلك اختبار عمق الاختراق في لندن، والذي يقيس تفاعل المادة مع مجال مغناطيسي ضعيف.
وتضمن اختبار آخر خلق عيوب في المادة، والتي يمكن أن تؤثر على درجة الحرارة التي تصبح عندها موصلًا فائقًا. تعد الموصلات الفائقة غير التقليدية أكثر حساسية للاضطراب الناجم عن هذه العيوب من المواد فائقة التوصيل التقليدية.
تم هذا الاكتشاف كجزء من الجهود المبذولة للعثور على مواد جديدة ومبتكرة لتطوير مجالات مثل علم الكم. وقد قاد ذلك الفريق إلى المياسايت (Rh17S15)، الذي يجمع بين عنصر ذو درجة انصهار عالية (الروديوم) وعنصر متطاير (الكبريت).
يقول الفيزيائي بول كانفيلد من جامعة ولاية أيوا: “خلافًا لطبيعة العناصر النقية، فقد كنا نتقن استخدام خليط من هذه العناصر التي تسمح بنمو البلورات في درجات حرارة منخفضة مع الحد الأدنى من ضغط البخار”.
“إنه مثل العثور على حفرة صيد مخفية مليئة بالأسماك الكبيرة السميكة. اكتشفنا في نظام Rh-S ثلاثة موصلات فائقة جديدة.”
تُستخدم الموصلات الفائقة بالفعل على نطاق واسع في تقنيات مثل ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي ومسرعات الجسيمات الكبيرة، ولكن هناك الكثير من الإمكانات هنا. ونظرًا للطبيعة الفريدة للمياسيت، فقد يكون جزءًا كبيرًا من تلك الإمكانية – خاصة في شكله النقي والمركب.
قد تكون الموصلات الفائقة غير التقليدية معقدة، لكنها مثيرة أيضًا، لأنها تعد بفتح اكتشافات جديدة في الفيزياء واستخدامات جديدة لتكنولوجيا الموصلات الفائقة.
يقول بروزوروف: “إن الكشف عن الآليات الكامنة وراء الموصلية الفائقة غير التقليدية هو المفتاح للتطبيقات السليمة اقتصاديًا للموصلات الفائقة”.
وقد تم نشر البحث في مواد الاتصالات.
