دانشمندان اولین ماده ابررسانا در دمای اتاق را کشف کردند

تیمی از فیزیکدان ها در نیویورک، ماده ای را کشف کرده اند که الکتریسیته را در دمای اتاق، با بهره وری بالا، هدایت می کند. ترکیب سه ماده هیدروژن، کربن و سولفور به عنوان یک ابررسانا در دمای بالاتر از ۵۹ درجه فارنهایت عمل می کند.

Ion Errea، یک نظریه پرداز در دانشگاه Basque Country در اسپانیا که در این کار شرکت نداشته است، بیان کرد:” این اولین باری است که ما می توانیم ادعا کنیم که ماده ابررسانا در دمای اتاق پیدا شده است.”

Chris Pickard، یک دانشمند مواد در دانشگاه Cambridge، در این باره گفت:” این قطعا یک نقطه عطف است” .

 

آیا امکان استفاده از اولین ماده ابررسانا وجود خواهد داشت؟

در حالی که محققان این دستاورد را جشن می گیرند، این نگرانی وجود دارد که ماده تازه کشف شده، که توسط تیمی به رهبری Ranga Dias از دانشگاه Rochester ساخته شده است، هیچ وقت در خطوط برق بی ضرر، قطارهای پرسرعت بدون اصطکاک و یا هیچ یک از فناوری های انقلابی مورد استفاده قرار نگیرد. دلیل آن هم این است که این ماده ابررسانا در دمای اتاق،  تنها در صورتی عمل می کند که میان دو الماس با فشار ۷۵ درصد، له شود.

Pickard در این باره گفت:” مردم همیشه در رابطه با ابررسانایی در دمای اتاق صحبت کرده اند. اما ممکن است زمانی که متوجه شوند چنین فشاری برای آن لازم است، از ما تشکر نکنند.”

 

چالش دانشمندان برای کشف ماده ابررسانای جدید

دانشمندان مواد هم اکنون با چالش کشف ابررسانایی مواجه هستند که نه تنها بتواند در دمای معمولی عمل کند، بلکه نیاز به فشار معمولی نیز داشته باشد. ویژگی های مشخصی از این ماده تازه کشف شده، دانشمندان را برای کشف ماده ابررسانا در دمای اتاق که به فشار کمتری نیاز داشته باشد، امیدوار کرده است. مقاومت الکتریکی در سیم های معمولی زمانی اتفاق می افتد که الکترون های آزاد به اتم های سازنده فلز برخورد کنند. اما محققان در سال ۱۹۱۱ متوجه شدند که در دمای پایین، الکترون ها می توانند لرزش هایی را در شبکه اتمی فلز ایجاد کنند و در عوض این لرزش ها، الکترون ها را به صورت جفت هایی که جفت Cooper نامیده می شوند، در می آورند. قوانین کوانتومی مختلفی بر این جفت ها حکم فرما هستند که در یک ازدحام منسجم که از شبکه فلز می گذرد، جریان دارند. این ماده ابررسانا در دمای اتاق همچنین اثری را به میدان مغناطیسی ساطع می کند که به وسایل نقلیه شناور مغناطیسی اجازه می دهد تا بر بالای ریل های ابر رسانا، بدون اصطکاک، شناور باشند.

با افزایش دمای یک ابررسانا، ذرات به صورت رندوم به اطراف حرکت می کنند و حرکت ظریف الکترون ها را در هم می شکنند. محققان دهه های بسیاری را صرف تحقیق برای ابررسانایی کرده اند که جفت Cooper آن طوری حرکت کند که بتواند حرارت محیط را تحمل کند.

در سال ۱۹۶۸، Neil Ashcroft، فیزیکدان دانشگاه Cornell، بیان کرد که یک شبکه اتم های هیدروژن می توانند این کار را انجام دهند و منجر به پدید آمدن ماده ابررسانا در دمای اتاق شوند.

اندازه کوچک هیدروژن به الکترون ها اجازه می دهد تا به نود های شبکه نزدیک تر شوند و آثار متقابل خود را به لرزش ها بیفزایند. سبکی هیدروژن همچنین به موج های هدایت گر اجازه می دهد تا سریع تر بلرزند و قدرت پیوند را افزایش دهند تا جفت های Cooper را بهم پیوند زنند. فشار زیادی برای کوباندن هیدروژن به شبکه اتمی فلز نیاز است. با این حال، با این کار Ashcroft امیدها در رابطه با اینکه مقداری Hydride می تواند ابررسانایی هیدروژن های فلزی را در فشاری قابل دسترس منتقل کند، افزایش یافت.

این فرآیند در دهه ۲۰۰۰ شروع شد. شروع این فرآیند، زمانی بود که شبیه سازی ابرکامپیوترها به نظریه پردازها اجازه داد تا مشخصات Hydride های مختلف را پیش بینی کنند و استفاده گسترده از آنویل های الماس فشرده به تجربی گراها اجازه داد تا موارد احتمالی را تست کنند. آزمایشات گسترده بر روی این ماده ابررسانا در دمای اتاق، در طی سال های گذشته و کشورهای مختلفی صورت گرفت. استفاده بسیار زیاد از الماس های فشرده، خود مانعی در انجام این آزمایشات بود. از آنجایی که قیمت این الماس ها بسیار زیاد است، گاها بودجه آزمایشگاه ها برای تهیه مقدار بیشتری از این الماس ها کافی نبود.

با این حال آزمایشات ادامه یافت و در نتیجه ماده نهایی کشف شد. حال کشف این ماده ابررسانا در دمای اتاق چالش بزرگ ابررسانایی در دمای اتاق را حل کرده است. این دستاورد می تواند درهای جدیدی را به روی فناوری امروزی بگشاید و منجر به تحولات عظیمی شود. البته همانطور که ذکر شد، هنوز چالش دیگری در این مسیر قرار دارد و آن هم فشار بسیار زیادی است که برای ایجاد ابررسانایی در این ماده نیاز است. با این حال، حل چالش ابررسانایی در دمای اتاق، خود گام بزرگی در راستای رسیدن به ماده نهایی می باشد.

بازدیدها: ۲

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *