علماء يكتشفون ناقلية فائقة في عنصر غير ناقل

الناقل الفائق ذو التبريد الفائق

تحدث الناقلية عندما تقوم الإلكترونات المتحركة بتمرير الطاقة فيما بينها. من المدهش أن يكتشف العلماء خصائص الناقلية الفائقة في عنصر البزموت (Bismuth)، الذي يمتلك إلكتروناً متحركاً واحداً فقط في كل 100000 ذرة.

قام الباحثون في معهد تاتا للأبحاث الرئيسية (Tata Institute of Fundamental Research) في مومباي بمتابعة الدراسات السابقة التي كانت تتفحّص خصائص الناقلية الفائقة في البزموت الشائب غير المتبلور تحت الضغط العالي. استخدمت مجموعة البحث - بقيادة سرينيفاسان راماكريشنان Srinivasan Ramakrishnan- بنيةً دقيقةً من الوشائع والحلقات وحساسات الحقول المغناطيسية لاكتشاف أن البزموت يسلك سلوكاً ناقلاً فائقاً في درجات الحرارة المنحفضة بشكلٍ كبير، حوالي درجة واحدة فوق الصفر المطلق (-273.15 كلفن). الاكتشاف موجودٌ بشكلٍ مفصلٍ في مجلة سايانس (Science).

حقوق الصورة: ويكيميديا

هذا الاكتشاف يتحدى نظرية بي سي إس للناقلية الفائقة (BCS Theory of Superconductivity) الحائزة على جائزة نوبل، والتي تصف تفاعل الإلكترونات وفقاً لمستوياتها الطاقيّة. قال راماكريشنان لمجلة كيمستري وورلد: "من الواضح أن هذا الاكتشاف هو بمثابة نقطة تحولٍ في تاريخ الناقلية الفائقة، لأنه يضمن وجود آليةٍ جديدةٍ للنواقل الفائقة".

"يمكن أن نتوقع إنتاج نواقل فائقةٍ جديدة، عندما تتم معرفة النظرية الجديدة".

بفعاليةٍ عالية

النواقل الفائقة هي مواد يمكنها نقل الكهرباء بدون أية مقاومة. عادةً ما يتم خسارة الفعالية الكهربائية بمجرد نقل الطاقة عبر الأسلاك الكهربائية وتخزينها ضمن البطاريات، وأحد أسباب ذلك هو المقاومة الذاتية للمواد المستخدمة. يمكن لميزة انعدام خسارة الطاقة في النواقل الفائقة أن تفتح مجالاً لظهور تطبيقاتٍ ذات فعاليةٍ عالية.

يمكن للتطبيقات الحالية للنواقل الفائقة - كأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي والقطارات المغناطيسية المعلّقة - أن تصبح أقل تكلفةً وأوسع انتشاراً، كما يمكن إيجاد طرائق حاسوبيةٍ جديدةٍ باستخدام أجهزة التداخل الكمومي ذات الناقلية الفائقة (SQUIDS).

طبعاً لن يصبح البزموت ذو الناقلية الفائقة ضمن أدواتك الشخصية قريباً، إذ يحتاج الأمر في البداية إلى دراسةٍ تفصيليةٍ لشرح تلك الظاهرة. على الصعيد العملي، تواجه العلماء صعوبةٌ كبيرةٌ في تبريد أي شيءٍ إلى درجة الصفر المطلق.

ما زالت الاكتشافات الجديدة تدهشنا يوماً بعد يوم، ونأمل بأن هذا البحث الجديد سيتحول قريباً إلى تقنيةٍ يمكننا استخدامها.