اكتشف الفيزيائيون الخصائص الفريدة للموصل الفائق بسمك طبقة ذرية واحدة

ينتمي موضوع البحث إلى فئة الموصلات الفائقة التي تصبح فائقة التوصيل عندما

درجات الحرارة التي هي ترتيب من حيث الحجم أعلى من نظيراتها التقليدية ، مما يبسط تطبيقها العملي.تعمل الموصلات الفائقة التقليدية فقط في درجات حرارة حوالي -263.15 درجة مئوية.

ومع ذلك ، فإن هذه ما يسمى ارتفاع درجة الحرارةلا تزال الموصلات الفائقة غير مفهومة تمامًا. يقول ريكاردو كومين ، الأستاذ المساعد للفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "إن الإثارات والديناميكيات المجهرية ضرورية لفهم الموصلية الفائقة ، ولكن بعد 30 عامًا من البحث ، لا تزال العديد من الأسئلة مفتوحة".

في عام 2015 ، اكتشف العلماء نوعًا جديدًاموصل فائق عالي الحرارة: لوح من سيلينيد الحديد بسماكة طبقة ذرية واحدة فقط ، قادرة على التوصيل الفائق عند درجة حرارة -208.15 درجة مئوية. في المقابل ، عينات ضخمة من نفس المادة فائقة التوصيل عند درجة حرارة أقل بكثير (-265.15 درجة مئوية). أثار هذا الاكتشاف موجة من التحقيقات.

في المعدن العادي ، تتصرف الإلكترونات بنفس الطريقةمثل الأفراد الذين يرقصون في غرفة. في معدن فائق التوصيل ، تتحرك الإلكترونات في أزواج ، مثل الأزواج في الرقص. وتتحرك كل هذه الأزواج في انسجام تام ، كما لو كانت جزءًا من تصميم الرقصات الكمومي ، مما أدى في النهاية إلى إنشاء نوع من السوائل الإلكترونية الفائقة.

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أنه أمر عاديفي الموصلات الفائقة ، يتشكل "الصمغ" الذي يربط الإلكترونات معًا بحركة الذرات داخل المادة. يقول كومين: "إذا نظرت إلى مكان جلوس ثابت على طاولة ، يبدو أنه لا يفعل شيئًا". ومع ذلك ، يحدث الكثير على نطاق النانو. داخل هذه المادة ، تطير الإلكترونات في جميع الاتجاهات الممكنة ، وتهتز الذرات ؛ يهتزون. في الموصلات الفائقة التقليدية ، تستخدم الإلكترونات الطاقة المخزنة في حركة الذرة لتكوين أزواج.

"الغراء" وراء ترابط الإلكتروناتالموصلات الفائقة لدرجات الحرارة العالية ، وغيرها. اقترح العلماء أنه مرتبط بخاصية محددة للإلكترونات - الدوران. يقول جوناثان بيليسياري ، مساعد فيزيائي في مختبر بروكهافن الوطني: "يمكن اعتبار الدوران كمغناطيس أولي". الفكرة هي أنه في الموصل الفائق ذي درجة الحرارة العالية ، يمكن للإلكترونات أن تأخذ بعض الطاقة من هذه السبينات. وهذه الطاقة هي "الصمغ" الذي يستخدمونه لإنشاء زوج.

حتى الآن ، اعتقد معظم الفيزيائيين ذلكمن المستحيل اكتشاف أو قياس إثارة الس inين في مادة لا يزيد سمكها عن طبقة ذرية. لكن الفيزيائيين لم يكتشفوا فقط إثارة الدوران ، لكنهم أظهروا أيضًا ، من بين أمور أخرى ، أن ديناميكيات الدوران في عينة فائقة الرقة تختلف اختلافًا كبيرًا عن ديناميكيات الدوران في عينة ضخمة. على وجه الخصوص ، كانت طاقة الدورات المتقلبة في العينة فائقة النحافة أعلى بكثير - أربع أو خمس مرات - من طاقة السبينات في العينة السائبة. تم استخدام أداة نثر الأشعة السينية غير المرنة (RIXS) للدراسة.

يقول بيليسياري: "هذا هو أول دليل تجريبي على إثارة الدوران في مادة رقيقة ذريًا.

انظر أيضا:

بطاريات جديدة مصنوعة من الألومنيوم والجرافين تشحن 60 مرة أسرع

تم العثور على فراشة ضخمة في أستراليا. جناحيها 25 سم

انظر إلى تصميم iPhone 13 Pro المستقبلي