يسمح الموصل الفائق بتدفق الكهرباء من خلاله بشكل مثالي ، دون أن تفقد أيًا منه.
اكتشف العلماء الآن مادة فائقة التوصيل تعمل في درجة حرارة عالية ربما تحطم الرقم القياسي ، وتقترب خطوة من هدف تحقيق مثل هذا الكمال في درجة حرارة الغرفة.
اجعل الأشياء باردة بما يكفي ، وتسحب الإلكترونات من خلال المعادن دون توليد أي مقاومة ، أو تسخين ، أو إبطاء. لكن هذه الظاهرة ، المعروفة باسم الموصلية الفائقة ، عملت تاريخيًا فقط في درجات الحرارة شديدة البرودة التي تزيد قليلاً عن الصفر المطلق. وقد جعلها ذلك عديمة الفائدة لتطبيقات مثل الأسلاك الكهربائية عالية الكفاءة أو أجهزة الكمبيوتر العملاقة فائقة السرعة. في العقود العديدة الماضية ، ابتكر العلماء مواد أحدث فائقة التوصيل تعمل في درجات حرارة أعلى من أي وقت مضى.
في الدراسة الجديدة ، اقتربت مجموعة من الباحثين من هدفهم عن طريق إنشاء مادة فائقة التوصيل عند سالب 9 درجات فهرنهايت (سالب 23 درجة مئوية) - وهي واحدة من أعلى درجات الحرارة التي لوحظت على الإطلاق.
قام الفريق بفحص فئة من المواد تسمى هيدرات فائقة التوصيل التي توقعت الحسابات النظرية أنها ستكون فائقة التوصيل في درجات حرارة أعلى. من أجل إنشاء هذه المواد ، استخدموا جهازًا صغيرًا يسمى خلية سندان الماس تتكون من اثنين من الماس الصغير الذي يضغط المواد إلى ضغوط عالية للغاية.
وضعوا عينة صغيرة - بضع ميكرون طويلة - من معدن أبيض ناصع يسمى اللانثانم داخل حفرة مثقوبة في ورقة معدنية رقيقة مملوءة بالهيدروجين السائل. تم توصيل الإعداد بأسلاك كهربائية رقيقة. وضغط الجهاز على العينة لضغوط تتراوح بين 150 و 170 جيجا باسكال ، وهو ما يزيد عن 1.5 مليون مرة من الضغط عند مستوى سطح البحر ، بحسب البيان. ثم استخدموا أشعة إكس لفحص هيكلها.
عند هذا الضغط العالي ، يتحد اللانثانوم والهيدروجين لتكوين هيدريد اللانثانم.
وجد الباحثون أنه عند ناقص 9 فهرنهايت (ناقص 23 درجة مئوية) ، يوضح اللانثانوم هيدريد اثنين من أصل ثلاث خصائص للموصلية الفائقة. لم تظهر المادة مقاومة للكهرباء وانخفضت درجة حرارتها عند تطبيق مجال مغناطيسي. لم يلاحظوا المعيار الثالث ، وهو القدرة على طرد الحقول المغناطيسية أثناء التبريد ، لأن العينة كانت صغيرة جدًا ، وفقًا لقطعة أخبار وآراء مصاحبة في نفس العدد من مجلة Nature.
"من وجهة نظر علمية ، تشير هذه النتائج إلى أننا قد ندخل في التحول من اكتشاف الموصلات الفائقة من خلال القواعد التجريبية ، والحدس أو الحظ إلى الاسترشاد بتنبؤات نظرية ملموسة" ، جيمس هاملين ، أستاذ مشارك في الفيزياء في جامعة فلوريدا ، والذي كتب في التعليق لم يكن جزءًا من الدراسة.
في الواقع ، ذكرت مجموعة نتائج مماثلة في يناير في مجلة Physical Review Letters. وجد هؤلاء الباحثون أن هيدريد اللانثانم يمكن أن يكون فائق التوصيل في درجة حرارة أعلى من 44 فهرنهايت (7 درجات مئوية) ، طالما تم أخذ العينة إلى ضغوط أعلى - حوالي 180 إلى 200 جيجا باسكال.
لكن هذه المجموعة الجديدة وجدت شيئًا مختلفًا جدًا: في تلك الضغوط العالية ، تنخفض درجة الحرارة التي تعرض فيها المادة الموصلية الفائقة فجأة.
إن سبب التناقض في النتائج غير واضح. وقال المؤلف الكبير ميخائيل إريميتس ، الباحث في كيمياء الضغط العالي والفيزياء في معهد ماكس بلانك للكيمياء في ألمانيا ، لـ Live Science: "في مثل هذه الحالات ، هناك حاجة إلى المزيد من التجارب والبيانات والدراسات المستقلة". "الآن يمكننا فقط مناقشة".
وقال البيان إن الفريق يخطط الآن لمحاولة تقليل الضغط ورفع درجة الحرارة اللازمة لإنشاء هذه المواد فائقة التوصيل. بالإضافة إلى ذلك ، يواصل الباحثون البحث عن مركبات جديدة يمكن أن تكون فائقة التوصيل في درجات حرارة عالية.
نشرت المجموعة نتائجها أمس (22 مايو) في مجلة نيتشر.
