دراسة جديدة تدعم مطالبة الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة

من المحتمل أن تؤدي المادة السحرية التي يمكنها توصيل الكهرباء دون عناء في درجات حرارة الغرفة إلى تغيير الحضارة ، واستعادة الطاقة المفقودة بسبب المقاومة الكهربائية وفتح الاحتمالات أمام التقنيات الجديدة.

ومع ذلك ، أثار ادعاء وجود موصل فائق في درجة حرارة الغرفة نُشر في مارس في مجلة Nature المرموقة شكوكًا ، وحتى شكوكًا من قبل البعض في أن النتائج كانت ملفقة.

ولكن الآن ، أفادت مجموعة من الباحثين في جامعة إلينوي في شيكاغو أنها تحققت من قياس حاسم: التلاشي الواضح للمقاومة الكهربائية.

لا تثبت هذه النتيجة أن المادة عبارة عن موصل فائق في درجة حرارة الغرفة ، لكنها قد تحفز علماء آخرين على إلقاء نظرة فاحصة.

ذكر رانجا بي دياس ، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفيزياء في جامعة روتشستر في نيويورك والشخصية الرئيسية في البحث الأصلي ، أن المادة تبدو وكأنها موصل فائق في درجات حرارة تصل إلى 70 درجة فهرنهايت – أكثر دفئًا. من الموصلات الفائقة الأخرى – عند ضغطها عند ضغط 145000 رطل لكل بوصة مربعة ، أو حوالي 10 أضعاف ما يمارس في قاع أعمق الخنادق في المحيط.

يعني الضغط المرتفع أنه من غير المرجح أن تجد المادة استخدامًا عمليًا ، ولكن إذا كان الاكتشاف صحيحًا ، فقد يشير إلى الطريق إلى موصلات فائقة أخرى تعمل حقًا في ظروف الحياة اليومية.

قوبل هذا الادعاء بالتشكيك لأن العديد من الخلافات العلمية دارت حول الدكتور دياس ، وفشل علماء آخرون في محاولة تكرار النتائج في اكتشاف أي علامات على الموصلية الفائقة.

أسس الدكتور دياس شركة ، Unearthly Materials ، لتسويق البحث ، وجمع 16.5 مليون دولار من التمويل حتى الآن من المستثمرين.

جاءت القياسات الجديدة ، التي تم الكشف عنها في ورقة ما قبل الطباعة نُشرت هذا الشهر ، من فريق بقيادة راسل جيه هيملي ، أستاذ الفيزياء والكيمياء بجامعة إلينوي بشيكاغو. رفض الدكتور هيملي التعليق لأن الورقة لم يتم قبولها بعد من قبل مجلة علمية.

ومع ذلك ، فهو يحظى باحترام كبير في هذا المجال ، وقد يؤدي تقريره إلى إعادة نظر أكثر إيجابية في ادعاء الدكتور دياس فائق التوصيل.

قال جيمس جيه هاملين ، أستاذ الفيزياء في جامعة فلوريدا والذي كان منتقدًا مستمرًا لأبحاث الدكتور دياس: “قد يقنع بعض الناس”. “يجعلني أعتقد أنه قد يكون هناك شيء ما.”

مادة الدكتور دياس مصنوعة من اللوتيتيوم ، وهو معدن أرضي نادر أبيض فضي ، إلى جانب الهيدروجين وقليل من النيتروجين. باستخدام عينة قدمها الدكتور دياس ، أجرى مختبر الدكتور هيملي قياسات مستقلة للمقاومة الكهربائية حيث تم تبريد المادة تحت ضغط عالٍ.

لاحظ الدكتور هيملي وزملاؤه انخفاضًا حادًا في المقاومة الكهربائية في المادة. على الرغم من أن تلك حدثت في درجات حرارة تصل إلى 37 درجة فهرنهايت ، أي حوالي 30 درجة أبرد مما وصفه الدكتور دياس ، إلا أن ذلك سيظل دافئًا مقارنة بالموصلات الفائقة الأخرى. اختلفت درجات حرارة الانتقال اعتمادًا على مدى إحكام ضغط المادة.

قال الدكتور دياس في مقابلة “لقد أجروا قياسات المقاومة الكهربائية لتأكيد نتائجنا”. “إنه يظهر بالفعل اعتماد الضغط على درجة حرارة الانتقال ، والتي تتماشى جيدًا مع ما ذكرناه في بحثنا عن الطبيعة في مارس.”

لا تقدم قياسات الدكتور هيملي دليلاً على الموصلية الفائقة. من الممكن أن تكون المادة مجرد موصل جيد جدًا وليست موصلًا فائقًا.

لم يتضمن التقرير قياسات لتحديد ما إذا كانت هناك حقول مغناطيسية صفرية بالداخل. تُعرف هذه الظاهرة باسم تأثير مايسنر ، وتعتبر دليلاً قاطعًا على وجود موصل فائق.

أثارت بعض أوراق الدكتور دياس السابقة جدلاً محتدمًا. يقول النقاد ، بمن فيهم الدكتور هاملين ، إن التفاصيل الحاسمة تُستبعد في بعض الأحيان حول كيفية معالجة البيانات من التجارب. حتى أن المجلة تراجعت عن ورقة بحثية نُشرت في عام 2020 قدمت ادعاءً سابقًا بوجود موصل فائق على الرغم من اعتراضات الدكتور دياس والمؤلفين الآخرين الذين قالوا إن النتائج لا تزال صالحة.

كما أشار الدكتور هاملين إلى أن أجزاءً كبيرة من أطروحة الدكتوراه للدكتور دياس في جامعة ولاية واشنطن في عام 2013 تم نسخها ، تقريبًا كلمة بكلمة ، من أعمال علماء آخرين ، بما في ذلك أطروحة الدكتوراه الخاصة بالدكتور هاملين.

يقر الدكتور دياس بأنه قام بنسخ أعمال الآخرين في أطروحته ، قائلاً إنه كان يجب عليه تضمين الاستشهادات. وهو ينفي ارتكاب أي خطأ علمي في أوراقه السابقة.

قال الدكتور دياس: “لم أشارك مطلقًا عن علم أو عن قصد في أي عمل من أعمال الانتحال العلمي لأي شخص”. “لقد كان سهوًا.”

تجادل نتائج البحث الذي أجراه فريق الدكتور هيملي بأن الدكتور دياس قد اكتشف بالفعل شيئًا جديدًا في مادة اللوتيتيوم والهيدروجين والنيتروجين.

قالت ليليا بويري ، أستاذة الفيزياء في جامعة سابينزا في روما ، إنه من الواضح أن هذا لم يكن تكرارًا لفضيحة علمية قبل عقدين من الزمن عندما اتضح أن جيه. اختلق بياناته في الادعاء بسلسلة من الاكتشافات الخارقة.

قال الدكتور بويري عن الدكتور دياس: “هذه قصة مختلفة تمامًا بمعنى أنه ، بالتأكيد ، أنتج شيئًا وقاس شيئًا ما”.

لكنها أضافت: “من غير الواضح حقًا ما إذا كان هذا مؤشرًا على الموصلية الفائقة أم أنه ببساطة وجد بعض الإرسال الإلكتروني المثير للاهتمام من نوع ما.”

في السنوات الأخيرة ، أثبتت المواد المعروفة باسم الهيدريدات أنها واعدة في البحث عن الموصلات الفائقة التي تعمل في درجات حرارة أكثر دفئًا ، على الرغم من أنها تتطلب حتى الآن ضغوطًا تكسيرًا. قال د. دياس أن الهيدريد هو الذي قاده إلى خليط اللوتيتيوم والهيدروجين والنيتروجين.

ومع ذلك ، قال الدكتور بويري أنه في حين أن الهيدريدات الأخرى تتناسب مع النظرية القياسية للموصلية الفائقة ، فإن مادة الدكتور دياس لا تتوافق معها.

تحاول ورقة سابقة ، أعدها الدكتور هيملي ، جنبًا إلى جنب مع آدم دينشفيلد ، طالب دراسات عليا في الفيزياء في جامعة إلينوي في شيكاغو ، وهيوون بارك ، الأستاذ المساعد للفيزياء في نفس الجامعة ، تفسير السبب ، قائلين إن الباحثين أغفلوا التفاصيل الدقيقة. في التركيب الإلكتروني لمركب اللوتيتيوم-الهيدروجين-النيتروجين الذي يمكن أن يقدم تفسيرًا لدرجة حرارة عالية الموصلية الفائقة.

يقترحون أن العناصر الموجودة في مادة الدكتور دياس يمكن تكوينها في هياكل مختلفة. يمكن أن يكون الهيكل الأكثر انتشارًا هو المسؤول عن تغير اللون والخصائص الأخرى المرصودة ، بينما تتدفق التيارات فائقة التوصيل عبر كمية أصغر من بنية مختلفة في المركب. قد يفسر ذلك سبب عدم كون جميع العينات ، ولا حتى جميع تلك التي تم إنشاؤها في مختبر الدكتور دياس ، فائقة التوصيل.

لكن الدكتور بويري لم يتأثر.

قالت “الحجج النظرية غريبة تماما”. قال الدكتور بويري إن المادة ذات درجة الحرارة الفائقة الموصلية تتطلب بنية شبكية شديدة الصلابة لا تمتلكها هذه المادة ، والورقة لا تناقش هذه المسألة.

كانت إيفا زوريك ، أستاذة الكيمياء في جامعة بوفالو التي تعاونت مع كل من الدكتور هيملي والدكتور دياس في مشاريع أخرى ، متشككة في البداية ولكنها غيرت رأيها الآن جزئيًا.

تتضمن عمليات المحاكاة العددية للموصلات الفائقة التبسيط لإجراء الحسابات. تجادل ورقة الدكتور هيملي في أنه يجب إجراء الحسابات بشكل مختلف نوعًا ما ، وعندما جربت مجموعة الدكتور زوريك هذه التعديلات ، توصلوا إلى نفس الإجابات.

قال الدكتور زوريك: “أدركت أنه ليس مستحيلاً”. “لن أستبعد ذلك على الفور ، دعنا نضع الأمر على هذا النحو.”