گامی نوین به‌سوی ابررسانایی در دمای اتاق

دانشمندان مؤسسه فناوری کلتک به تازگی موفق به شناسایی یک حالت جدید ابررسانایی به نام مدولاسیون چگالی جفت کوپر (PDM) شده‌اند که می‌تواند درک ما را از مکانیزم‌های ابررسانایی بهبود بخشد و راه را برای دستیابی به ابررسانایی در دمای اتاق هموار کند.

ابررسانا‌ها موادی هستند که مقاومت الکتریکی آنها صفر است و از زمان کشف آنها در سال ۱۹۱۱ توسط هایکه کامرلینگ اونس، نقش کلیدی در توسعه فناوری‌های پیشرفته‌ای همچون دستگاه‌های MRI و راکتور‌های همجوشی ایفا کرده‌اند. اما مشکل اساسی این مواد، نیاز به دما‌های بسیار پایین، نزدیک به صفر مطلق، برای حفظ خاصیت ابررسانایی است.

به گزارش برنا، در طول یک قرن گذشته دانشمندان موفق شده‌اند دمای بحرانی ابررسانایی را افزایش دهند؛ به‌عنوان مثال، برخی اکسید‌های مس می‌توانند در دما‌های بالاتر از ۱۳۰ کلوین (معادل منفی ۲۲۵ درجه فارنهایت) ابررسانا شوند. با این حال، این دما‌ها همچنان برای استفاده گسترده از این فناوری محدودیت ایجاد می‌کند.

آنچه دانشمندان به دنبال آن هستند، یک ماده ابررسانا در دمای اتاق و فشار محیطی است. اگرچه در سال‌های اخیر ادعا‌های مختلفی درباره کشف چنین موادی مطرح شده، اما هیچ‌یک نتوانسته‌اند تأیید علمی لازم را کسب کنند. بااین‌حال، تحقیقات جدید همچنان در حال پیشرفت است.

به‌تازگی، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان در مقاله‌ای که در نشریه Nature منتشر شده، یک حالت جدید ابررسانایی را شناسایی کرده‌اند که می‌تواند گام مهمی در مسیر فهم بهتر مکانیزم ابررسانایی باشد. استوان ناج پرگه، نویسنده ارشد این مطالعه از کلتک، در بیانیه‌ای اعلام کرد: "درک مکانیزم‌های منجر به ابررسانایی و کشف فاز‌های جدید ابررسانایی، نه‌تنها از جذاب‌ترین مباحث در مطالعات بنیادی مواد کوانتومی است، بلکه با رؤیای نهایی دستیابی به ابررسانایی در دمای اتاق هدایت می‌شود. "

ابررسانا‌ها زمانی که به دمای بحرانی (Tc) خود می‌رسند، جفت‌های الکترونی موسوم به جفت کوپر تشکیل می‌دهند که در اثر ارتعاشات شبکه بلوری (فونون‌ها) به‌وجود می‌آیند. این جفت‌های الکترونی در یک فاصله انرژی خاص قرار می‌گیرند که در آن، بدون از دست دادن انرژی و برخورد با اتم‌ها، حرکت می‌کنند.

در اوایل دهه ۲۰۰۰، ایده‌ای به نام موج چگالی جفت (PDW) مطرح شد که نشان می‌داد این فاصله انرژی می‌تواند در سراسر ماده دچار نوسان شود و در برخی نواحی قوی‌تر و در برخی دیگر ضعیف‌تر باشد. اکنون، تحقیقات جدید روی ابررسانای مبتنی بر آهن نشان داده است که این مدولاسیون می‌تواند به کوچک‌ترین طول موج ممکن، یعنی همان فاصله بین اتم‌های شبکه بلوری، برسد.

لینگ‌یوان کُنگ، نویسنده اصلی این مقاله از کلتک، اعلام کرد: "مدولاسیون فاصله انرژی که در این مطالعه مشاهده شد، تا ۴۰ درصد می‌رسد که قوی‌ترین مقدار گزارش‌شده تاکنون محسوب می‌شود و شفاف‌ترین شواهد تجربی را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد مدولاسیون انرژی می‌تواند حتی در مقیاس اتمی نیز وجود داشته باشد. "

محققان همچنین احتمال می‌دهند که این حالت PDM تنها به ساختار‌های نازک آهن محدود نبوده و در سایر مواد نیز وجود داشته باشد.

اگرچه این کشف هنوز به معنای دستیابی مستقیم به ابررسانایی در دمای اتاق نیست، اما می‌تواند درک بهتری از مکانیزم این مواد شگفت‌انگیز ارائه دهد و مسیر تحقیقات آینده را برای کشف این "جام مقدس" علم هموار کند.

انتهای پیام/