قليل من المواد لديها موهبة خارقة في حمل التيار دون أي مقاومة تقريبًا، وهو ما يُعرف بالموصلية الفائقة. تم العثور على أصغر حفنة منهم في البرية.
اكتشف العلماء أن مادة ذات صيغة موجودة في الطبيعة قادرة على أن تصبح موصلة فائقة في درجات حرارة منخفضة دون استخدام الخداع الكمي النموذجي، مما يجعلها الأولى من نوعها موصل فائق غير تقليدي من نوعه.
الموصلات الفائقة رائعة ومفيدة للغاية لأنها توصل الكهرباء دون فقدان الطاقة. هذا عادة لأن إلكتروناتها تشترك في هوية فيما يسمى أزواج من كوبرمما يسمح لهم بالضغط عبر خليط من الذرات بسهولة نسبية.
ترتبط أزواج كوبر في الموصلات الفائقة غير التقليدية بطريقة لم يتم وصفها في النماذج المبكرة للموصلية الفائقة، مما يعني أيضًا أنها تظهر عند درجات حرارة أعلى.
ومن خلال سلسلة من الاختبارات المعملية التفصيلية، اكتشف فريق دولي من الباحثين أن معدن المياسيت – ومن المعروف بالفعل أنه موصل فائق – يمكن أن تظهر خصائص الموصل الفائق غير التقليدي.
يحدث هذا المياسايت في الطبيعة، وحقيقة أن العلماء يستطيعون تصنيعه في المختبر تجعله أكثر ندرة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه من غير المرجح أن تتمتع قطع المياسايت الموجودة في الطبيعة بالنقاء المطلوب لتعمل كموصل فائق غير تقليدي.
“بشكل حدسي، تعتقد أنه شيء تم إنتاجه عمدًا في الأبحاث المستهدفة ولا يمكن أن يوجد في الطبيعة”. قال الفيزيائي رسلان بروزوروف من جامعة ولاية أيوا. “ولكن اتضح أن هذا هو الحال.”
تم استخدام ثلاثة اختبارات مختلفة لتحديد الموصلية الفائقة غير التقليدية للمياسيت، بما في ذلك عمق الاختراق في لندن اختبار يقيس تفاعل المادة مع مجال مغناطيسي ضعيف.
وشمل اختبار آخر خلق عيوب في المادة، والتي يمكن أن تؤثر على درجة الحرارة التي تصبح عندها فائقة التوصيل. 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. أدى هذا إلى إصابة الفريق بالتهاب المياس (Rh17س15)، والذي يجمع بين عنصر نقطة انصهار عالية (مطلي بالروديوم) مع عنصر متطاير (الكبريت).
“خلافا لطبيعة العناصر النقية، فقد أتقنا استخدام مخاليط هذه العناصر التي تسمح بنمو البلورات في درجات حرارة منخفضة مع الحد الأدنى من ضغط البخار.” قال الفيزيائي بول كانفيلد من جامعة ولاية أيوا.
“إنه مثل العثور على حفرة صيد مخفية مليئة بالأسماك الكبيرة. في نظام Rh-S، اكتشفنا ثلاثة موصلات فائقة جديدة.”
تُستخدم الموصلات الفائقة بالفعل على نطاق واسع في تقنيات مثل ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي ومسرعات الجسيمات الكبيرة، ولكن هناك إمكانات أكبر بكثير هنا. ونظرًا للطبيعة الفريدة للمياسايت، فإنه يمكن أن يمثل الكثير من هذه الإمكانات، خاصة في شكله النقي والمركب.
قد تكون الموصلات الفائقة غير التقليدية معقدة، لكنها أيضًا مثيرة لأنها تعد بفتح اكتشافات جديدة في الفيزياء واستخدامات جديدة لتكنولوجيا الموصلات الفائقة.
“إن اكتشاف الآليات الكامنة وراء الموصلية الفائقة غير التقليدية هو المفتاح للتطبيقات العقلانية اقتصاديًا للموصلات الفائقة.” قال بروزوروف.
وقد نشر البحث في وسائل الاتصال.
