أداوت وتكنولوجيا

ما يجب معرفته عن اكتشاف الموصلات الفائقة الجديدة المفرط


لأكثر من قرن ، سعى العلماء للحصول على الكأس المقدسة للمواد: موصل فائق بدرجة حرارة الغرفة، مادة يمكن أن تحمل الشحنات الكهربائية دون مقاومة ، والتي من شأنها أن تحدث ثورة في مجال الطاقة كما نعرفها.

يزعم فريق من جامعة روتشستر هذا الأسبوع أنهم عثروا على مثل هذه المواد ، على الرغم من شكوك بعض أعضاء المجتمع العلمي. البحث الجديد نشرت في الطبيعة. إليك ما يجب معرفته عن العلم.

ما هو الموصل الفائق في درجة حرارة الغرفة؟

إن تطوير موصلات فائقة في درجة حرارة الغرفة هو هدف نبيل في الفيزياء ، هناك معرفة ما هي المادة المظلمة بحق الجحيم و ما هو المسؤول عن تسارع توسع الكون. تنقل الموصلات الفائقة التيارات الكهربائية بدون مقاومة ، مما يعني عدم فقدان الطاقة حيث يتم إرسال الكهرباء من النقطة أ إلى النقطة ب. لكن الموصلات الفائقة اليوم تتطلب درجات حرارة شديدة البرودة وضغوطًا عالية للعمل ، مما يجعلها غير عملية في أي مكان خارج المختبرات الخاصة.

إذا كان بإمكانهم العمل في درجة حرارة الغرفة ، فلن يتم ترحيل المواد فائقة التوصيل إلى عالم التجارب ويمكن دمجها في البنية التحتية للطاقة في العالم.

ولكن منذ اكتشاف الموصلية الفائقة في عام 1911 ، لم يتمكن العلم من فك شفرة الموصلية الفائقة في درجة حرارة الغرفة. قام الفيزيائيون بوخز وحث الموصلات الفائقة من أنواع مختلفة –هيدريد اللانثانوم المبرد و كبريتيد الهيدروجين ذو الرائحة الكبريتية، على سبيل المثال – دون جدوى. هذه المواد فائقة التوصيل ، ولكن فقط في درجات حرارة تقشعر لها الأبدان والضغوط السخيفة التي قد تكون غير عملية في إلكترونيات العالم الحقيقي.

إن البحث عن الموصل الفائق المثالي في درجة حرارة الغرفة يشمل علماء المواد والمهندسين والفيزيائيين الذين يتنقلون عبر هيدرات مختلفة ، باحثين عن واحدة لا تتطلب مثل هذه الظروف الصعبة لتعمل سحرها الخالي من المقاومة.

ماذا فعل ال جامعة روتشستر فريق يحقق؟

أحدث مركب على كتلة التقطيع فائقة التوصيل هو هيدريد اللوتيتيوم ، والذي وجد العلماء في جامعة روتشستر أنه يتحول إلى موصل فائق عند 69 درجة فهرنهايت عند 10 كيلو بار (145000 رطل لكل بوصة مربعة) من الضغط. كمرجع ، يبلغ الضغط عند مستوى سطح البحر حوالي 15 رطل / بوصة مربعة ، بينما يبلغ حوالي 16000 رطل / بوصة مربعة في قاع خندق ماريانا ، وفقًا لـ NOAA.

من الواضح أن 145000 رطل لكل بوصة مربعة لا تزال ملف كثير من الضغط. لكنها أقل مما كان مطلوبًا سابقًا للحث على الموصلية الفائقة في مختبر الفريق بمقدار ضعفين من حيث الحجم ، وفقًا لجامعة روتشستر. يطلق.

عينة بقطر ملليمتر واحد من هيدريد اللوتيتيوم الكوبالت الأزرق اللامع.

وفقًا لرانجا دياس ، مهندس ميكانيكي في جامعة روتشستر والذي تم اكتشافه في مختبره ، “نعتقد أننا الآن في عصر التوصيل الفائق الحديث”.

لكن أعضاء آخرين في مجال دياس متشككون. ورقة 2020 نشرت في Nature بواسطة فريق يضم دياس ، مدعيًا تحقيق الموصلية الفائقة في درجة حرارة الغرفة في هيدريد الكبريت الكربوني ، وتلقى العديد من التحديثات المتعلقة بالتواريخ والبيانات الواردة فيه. ثم ، في تم نشر مقال “ مسائل ناشئة ” في مجلة Nature في أغسطس 2021، عارض اثنان من الفيزيائيين غير المنتسبين إلى ورقة دياس الادعاءات ، مفترضين أن الظواهر المرتبطة بالناقلية الفائقة لم تكن ، في الواقع ، مرتبطة بحالة المادة المتفاخرة.

في سبتمبر 2022 ، تم سحب الورقة الأصلية لفريق دياس. لكن الورقة الجديدة قد تجاوزت حواجزها (ما يكفي لنشرها ، على الأقل ، ولكن أيضًا العمل الذي تم التراجع عنه الآن).

بحسب صحيفة نيويورك تايمز، في زلة سابقة ، قام دياس بتضمين لغة كلمة بكلمة من أطروحة عالم آخر في بلده ، وهو الحدث الذي يعيده دياس إلى نسيان الاستشهادات.

في التجربة الأخيرة ، جمع الفريق مزيجًا غازيًا من 99٪ هيدروجين و 1٪ نيتروجين ووضعوا الغاز في حجرة بها اللوتيتيوم ، وهو معدن أرضي نادر للغاية. تركوا الغاز والمعدن يتفاعلان لبضعة أيام عند 392 فهرنهايت. توهج المركب الناتج باللون الأزرق.

لقد ضغطوا هذا المركب في خلية من الماس (أقسى معدن، مما يجعلها ميزة منتظمة في التجارب حيث تريد ضغط أو ضغط أو التخلص من الفضلات من شيء ما). عند الضغط عليه بين الماسات ، تغير المركب المصنوع في مختبر دياس من اللون الأزرق إلى اللون الوردي المحمر الفاتح. لقد أصبحت فائقة التوصيل.

إذا كان من الممكن إعادة إنتاج نتيجة التجربة الجديدة من قبل فرق أخرى ، فقد تكون لحظة مثيرة في مطاردة unobtainium في علوم المواد: مغير حقيقي لقواعد اللعبة للكهرباء.

لكن في الوقت الحالي ، يستمر البحث عن الكأس المقدسة. ما مدى قرب مجتمع علوم المواد من إيجادها للتفسير. لكن شحن مثل هذا الموصل الفائق لن يتم بدون مقاومة.

المزيد: البحث عن المواد الأكثر مراوغة في الفيزياء

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى