لاحظ الفيزيائيون مؤخرًا ظاهرة غير متوقعة في مادة فائقة التوصيل، مما قد يدفع حدود ما هو ممكن في هذا المجال. يتمحور الاكتشاف حول مادة تُعرف عادة باسم العازل الكهربائي. في هذا العازل، وجد الباحثون أن الإلكترونات يمكن أن تقترن عند درجات حرارة تصل إلى 123 درجة مئوية تحت الصفر (190 درجة فهرنهايت تحت الصفر). يمكن أن يمهد هذا الاكتشاف الطريق نحو تحقيق الموصلات الفائقة التي تعمل في درجة حرارة الغرفة، وهو هدف طال انتظاره في الفيزياء.
الاقتران الإلكتروني غير المتوقع
وفي هذا المركب، المعروف باسم أكسيد النحاس النيوديميوم السيريوم، لاحظ العلماء شيئا غير عادي. عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية، بدلاً من فقدان الكثير من الطاقة كما هو متوقع، احتفظت المادة بمزيد من الطاقة بسبب إلكترون أزواج مقاومة الاضطراب. وقد شوهد هذا السلوك حتى درجات حرارة تصل إلى 150 كلفن، وهو أعلى بكثير مما يتم ملاحظته عادة في مثل هذه المواد. عادة، لم تتم دراسة هذه الأنواع من المواد كثيرًا بسبب انخفاض درجات حرارة الموصلية الفائقة، لكن هذا الاكتشاف الجديد يغير وجهات النظر.
الآثار المترتبة على البحوث المستقبلية
يعد هذا الاقتران الإلكتروني دليلًا مهمًا يمكن أن يقود الباحثين إلى الاقتراب من تطوير الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة، وفقًا لأحد الأبحاث. ورق نشرت في مجلة العلوم. في حين أن المادة التي تمت دراستها لا تصل إلى درجة حرارة الغرفة نفسها، فإن الآليات الكامنة وراء هذا السلوك يمكن أن تساعد في البحث عن المواد التي تفعل ذلك. إن فهم سبب اقتران هذه الإلكترونات في درجات حرارة عالية كهذه يمكن أن يفتح طرقًا جديدة لمزامنة هذه الأزواج، مما قد يؤدي إلى تمكين الموصلية الفائقة في درجات حرارة أعلى بكثير.
دور أزواج كوبر
تتبع الإلكترونات المقترنة في الموصلات الفائقة، المعروفة باسم أزواج كوبر، قواعد ميكانيكا الكم الفريدة. على عكس الإلكترونات المنفردة، تعمل هذه الأزواج مثل جسيمات الضوء، مما يسمح لها بشغل نفس المساحة في وقت واحد. عندما يتشكل عدد كافٍ من أزواج كوبر، فإنها تنتج سائلًا فائقًا يوصل الكهرباء دون مقاومة. يعد هذا السلوك ضروريًا للموصلية الفائقة، وفهم كيفية تشجيعه في درجات الحرارة المرتفعة أمر بالغ الأهمية للتقدم المستقبلي.
التطلع إلى الأمام
ويخطط الباحثون لمواصلة دراسة هذه الظاهرة لكشف المزيد عن فجوة الاقتران واستكشاف طرق لمعالجة المواد لتحقيق أزواج إلكترونية متزامنة، وفقًا لـ إفادة بقلم المؤلف المشارك للورقة البحثية، Ke-Jun Xu.
قد لا يؤدي هذا الاكتشاف على الفور إلى الحصول على موصل فائق للكهرباء في درجة حرارة الغرفة، ولكنه يقدم رؤى قيمة يمكن أن توجه الاختراقات المستقبلية في هذا المجال. ومن خلال التركيز على هذه النتائج الجديدة، يأمل العلماء في الاقتراب من حلم الموصلات الفائقة التي تعمل في درجة حرارة الغرفة، والتي من شأنها أن تحدث ثورة في التكنولوجيا واستخدام الطاقة.
