بهبود ابررسانايي دي‌بريد منيزيم توسط نانوكربن

دانشمندان آلماني دانسيته جريان بحراني ابررساناي دي‌بريد منيزيم را از طريق اضافه کردن ناخالصي‌هايي از جنس نانوساختارهاي کربن بهبود دادند.
مارکو هرمن و همکارانش در IFW درزدن همچنين توانستند ميدان بحراني بالايي اين ماده را نيز با استفاده از همين روش بهبود بخشند. اين روش شامل استفاده از کربن با اندازه‌ دانه‌هاي ريز (که قبلاً آسياب شده است) و فعاليت زياد همراه با پودر نانوسايز پيش‌ماده MgB2 مي‌باشد که با آسياب انرژي بالا تهيه شده است. اگر قرار باشد ابررساناي دماي پايين در کاربردهاي عملي مورد استفاده قرار بگيرد، بهبود هر دوي اين پارامترها ضروري مي‌باشد.
دي‌بريد منيزيم که براي اولين بار در سال 2001 خاصيت ابررسانايي آن کشف شد، به دليل دماي بحراني بالا (39 درجه کلوين)، هزينه پايين، و ترکيب شيميايي ساده‌اش پتانسيل بالايي براي کاربردهاي فناورانه دارد. با اين حال پايين بودن ميدان بحراني بالا (Hc2) و دانسيته جريان بحراني (Jc) دي‌بريد منيزيم خالص مانع استفاده از آن گرديده است.
در سال‌هاي اخير محققان نشان داده‌اند که مي‌توان خاصيت ابررسانايي دي‌بريد منيزيم را از طريق اضافه کردن ناخالصي‌هاي مختلف کربن از جمله کربيد سيليکون، نانولوله کربني، و خود کربن خالص بهبود بخشيد. حال هرمن و همکارانش نشان داده‌اند که کربن آسياب‌شده با غ=فعاليت بالا نيز ناخالصي مناسبي براي اين منظور مي‌باشد.
اين تيم تحقيقاتي که کار خود را در قالب پروژه اروپايي HIPERMAG انجام داده است، دريافت که اين ناخالصي مي‌تواند Hc2 دي‌بريد منيزيم را براي x=0.221 در MgB2-xCx در 20 درجه کلوين تا T 4/11 افزايش دهد.
بنابرگفته محققان اين پيشرفت به دليل ويژگي‌هاي پخش الکترون باردار فاز MgB2-xCx تشکيل شده مي‌باشد. استفاده از اين ناخالصي‌هاي پودري کربن در نوارهاي دي‌بريد منيزيم تهيه شده توسط فناوري «پودردر لوله» منجر به بالاترين مقدار Jc گزارش شده براي اين سيستم گرديد (10 کيلوآمپر بر سانتي‌متر مربع در T 3/14 و 2/4 کلوين). همچنين ميزان به دست آمده Jc معادل 10 کيلوآمپر بر سانتي‌متر مربع در T 5 و 20 درجه کلوين نشان‌دهنده مزيت استفاده از دي‌بريد منيزيم نسبت به ديگر ابررساناهاي تجاري دماي پايين مي‌باشد.
آندرياس دن اودن و مارک دال هماهنگ‌کننده‌هاي HIPERMAG در مصاحبه با nanotechweb.org بيان داشتند:
« دي‌بريد منيزيم نسبت به NbTi به سرعت در حال تبديل به يک ابررساناي فني تجاري براي ميدان‌هاي مغناطيسي متوسط مي‌باشد. از آنجايي که مقدار Tc بالاتر آن امکان کاهش هزينه‌هاي سيستم و همچنين نگهداري را در کاربردهاي تجاري مهمي همچون MRI يا NMR فراهم مي‌کند، يقيناً شاهد افزايش نقش آن در زمينه مواد نيز خواهيم بود. به علاوه نتايج هيجان‌انگيز همکاران ما در درزدن روشن مي‌کند که چگونه محدوديت‌هاي عملکرد رساناهاي MgB2 هنوز در حال رفع شدن است که اين امر ايجاد پيشرفت‌هاي زيادي را در عرصه‌هايي که ابررساناهاي موجود نقش حاشيه‌اي دارند، موجب مي‌شود».
منبع: http://nanotechweb.org