مواد ابر رسانای جدید تحولی در علم

دانشمندان از كشف فرمي جديد و بسيار خاص از ابررساناهاي دوبعدي خبر مي‌دهند كه مي‌توانند در درجه حرارت‌هاي بالاتر نيز كار كنند و در مقايسه با ابرهادي‌هاي سه بعدي فعلي تحول بسيار چشمگيري در قلمرو ابررسانايي ايجاد خواهد كرد.
هدف مقدماتي دانشمندان از اين پژوهش كه در دپارتمان آزمايشگاه ملي انرژي آمريكا به اجرا درآمده و هم اكنون در شماره اخير ژورنال تخصصي فيزيكال ريويو به صورت آنلاين قابل دسترس علاقه‌مندان است ، درك و آگاهي از چرايي و چگونگي رفتار اين مواد به عنوان ابر رساناهاست. اين محققان ماده‌اي لايه دار ساخته شده از عناصري مانند لانتانوم ، باريوم ، مس و اكسيژن (LBCO) را مورد تحقيق قرار دادند كه در آن نسبت اتم‌هاي باريم به مس دقيقا 1به 8 است.
يافته‌هاي دانشمندان آشكار كرد كه در طيفي از تركيبات با سطوح كمتر و بيشتري از باريم ، ماده لايه‌دار مورد نظر به صورت يك ابرهادي دماي بالا و با دماي عملياتي حداكثري 32 كلوين عمل مي‌كند. اما در اين نسبت اسرارآميز 1:8، دماي فراگذاري و انتقالي كه ابررسانش در آن واقع مي‌شود شروع به كاهش يافتن به سوي صفر مطلق مي‌كند. به اعتقاد دانشمندان اين مواد خاصيت جالب توجه ديگري نيز به نمايش مي‌گذارند كه در واقع الگوي نامتعارفي از بار الكتريكي و مغناطيس معروف به الگوي راه راه است كه از دير باز نظريه‌پردازان بسياري تصور مي‌كردند در تضاد و نفي با ابر رسانش باشد. اين در حالي است كه براي يك ابرهادي به بارهاي الكتريكي نياز است تا باهم جفت شوند و به طور متصل به حركت در آيند و بتوانند بدون مقاومت جرياني را منتقل كنند.
يكي از سنجش‌هاي كليدي صورت گرفته توسط فيزيكدانان گروه ، مقاومت الكتريكي موازي با صفحات اين ماده لايه‌دار و همچنين عمود بر آنها بود. طي اين اندازه گيري و در درجه حرارت مخصوص ، وقتي كه جريان در موازات لايه‌ها بود، دانشمندان موفق شدند افت بزرگي در مقاومت بيابند ، اما زماني كه جريان بصورت عمودي با لايه‌ها جريان داشت، چنين كاهش مقاومتي مشاهده نشد. در همين حال دانشمندان شروع افت و ضعف ديامغناطيس را نيز مورد سنجش قرار دادند؛ اثري كه طي آن ميدان‌هاي مغناطيسي به خارج از نمونه معيار تحت فشار واقع مي‌شوند و به گفته محققان اين فرايند اثر مايسنر يكي از خواص كليدي يك ابر رسانا محسوب مي‌شود و مثل فرآيند افت مقاومت ، اثر مايسنر تنها در دو بعد در داخل صفحات ابر رسانگر روي مي‌دهد. در حال حاضر محققان با تركيب اين نتايج در كنار مجموعه‌اي از ساير سنجش‌ها از وجود فرم بسيار خاص و ظريفي از ابررسانايي محدود شده در صفحات دو بعدي اكسيد مس و با نسبت اسرار آميز 1:8 خبر مي‌دهند. به اعتقاد دانشمندان اين مواد به دلايلي قادر به جفت شدن متصل به هم ابررسانايي ميان صفحات نيستند. مثلا خود را در آسمانخراشي تصور كنيد كه دستگاه‌هاي تهويه هوا كار نمي‌كنند و هيچ راه پله‌اي نيز وجود ندارد. شما تنها قادر به حركت و جابه‌جايي در همان طبقه هستيد و نمي‌توانيد از يك طبقه به طبقه بعدي برويد. اين مثال در مورد جفت‌هاي الكترون در اين مواد صادق است و آنها نيز نمي‌توانند از لايه‌اي به لايه ديگر حركت كنند.
چنين فرم جديدي از ابررسانايي دو بعدي بويژه دانشمندان را مجذوب خود ساخته ، چرا كه در درجه حرارتي به مراتب بيشتر( تا 40 كلوين) واقع مي‌شود و اين قابليت استثنايي در مقايسه با ابررسانايي سه‌بعدي كه در ساير فرم‌هاي تركيبات لايه‌دار روي مي‌دهد، اهميت بسياردارد. محققان خاطر نشان مي‌كنند هدف عملي نهايي اين پروژه تحقيقاتي ، يافتن يا به وجود آوردن ابرهادي‌هايي است كه مي‌توانند در دماي اتاق عمل كنند و با تحقق اين فناوري ديگر نياز به سامانه‌هاي خنك كننده پرهزينه برطرف مي‌شود. كارشناسان قلمرو ابررسانش معتقدند پژوهش‌هايي از اين دست با هدف درك خصوصياتي كه ابررسانايي را تقويت مي‌بخشند، گام مهمي به سوي طراحي ابرهادي‌هايي خواهد بود كه در دماهاي بالاتر كار مي‌كنند.
ارسال توسط کاربر محترم سایت : meydanaki