ابررساناهای دوبعدی

نشمندان از کشف فرمی جدید و بسیار خاص از ابررساناهای دوبعدی خبر می‌دهند که می‌توانند در درجه حرارت‌های بالاتر نیز کار کنند و در مقایسه با ابرهادی‌های سه بعدی فعلی تحول بسیار چشمگیری در قلمرو ابررسانایی ایجاد خواهد کرد....

ادامه در ادامه مطلب بخوانید لطفا

انشمندان از کشف فرمی جدید و بسیار خاص از ابررساناهای دوبعدی خبر می‌دهند که می‌توانند در درجه حرارت‌های بالاتر نیز کار کنند و در مقایسه با ابرهادی‌های سه بعدی فعلی تحول بسیار چشمگیری در قلمرو ابررسانایی ایجاد خواهد کرد.
هدف مقدماتی دانشمندان از این پژوهش که در دپارتمان آزمایشگاه ملی انرژی آمریکا به اجرا درآمده و هم اکنون در شماره اخیر ژورنال تخصصی فیزیکال ریویو به صورت آنلاین قابل دسترس علاقه‌مندان است، درک و آگاهی از چرایی و چگونگی رفتار این مواد به عنوان ابر رساناهاست.

این محققان ماده‌ای لایه دار ساخته شده از عناصری مانند لانتانوم، باریوم، مس و اکسیژن (LBCO) را مورد تحقیق قرار دادند که در آن نسبت اتم‌های باریم به مس دقیقا 1به8 است.

یافته‌های دانشمندان آشکار کرد که در طیفی از ترکیبات با سطوح کمتر و بیشتری از باریم، ماده لایه‌دار مورد نظر به صورت یک ابرهادی دمای بالا و با دمای عملیاتی حداکثری 32 کلوین عمل می‌کند. اما در این نسبت اسرارآمیز 1:8، دمای فراگذاری و انتقالی که ابررسانش در آن واقع می‌شود شروع به کاهش یافتن به سوی صفر مطلق می‌کند.

به اعتقاد دانشمندان این مواد خاصیت جالب توجه دیگری نیز به نمایش می‌گذارند که در واقع الگوی نامتعارفی از بار الکتریکی و مغناطیس معروف به الگوی راه راه است که از دیر باز نظریه‌پردازان بسیاری تصور می‌کردند در تضاد و نفی با ابر رسانش باشد. این در حالی است که برای یک ابرهادی به بارهای الکتریکی نیاز است تا باهم جفت شوند و به طور متصل به حرکت در آیند و بتوانند بدون مقاومت جریانی را منتقل کنند.

یکی از سنجش‌های کلیدی صورت گرفته توسط فیزیکدانان گروه، مقاومت الکتریکی موازی با صفحات این ماده لایه‌دار و همچنین عمود بر آنها بود. طی این اندازه گیری و در درجه حرارت مخصوص، وقتی که جریان در موازات لایه‌ها بود، دانشمندان موفق شدند افت بزرگی در مقاومت بیابند، اما زمانی که جریان بصورت عمودی با لایه‌ها جریان داشت، چنین کاهش مقاومتی مشاهده نشد.

در همین حال دانشمندان شروع افت و ضعف دیامغناطیس را نیز مورد سنجش قرار دادند؛ اثری که طی آن میدان ‌های مغناطیسی به خارج از نمونه معیار تحت فشار واقع می‌شوند و به گفته محققان این فرایند اثر مایسنر یکی از خواص کلیدی یک ابر رسانا محسوب می‌شود و مثل فرآیند افت مقاومت، اثر مایسنر تنها در دو بعد در داخل صفحات ابر رسانگر روی می‌دهد.

در حال حاضر محققان با ترکیب این نتایج در کنار مجموعه‌ای از سایر سنجش‌ها از وجود فرم بسیار خاص و ظریفی از ابررسانایی محدود شده در صفحات دو بعدی اکسید مس و با نسبت اسرار آمیز 1:8 خبر می‌دهند.

به اعتقاد دانشمندان این مواد به دلایلی قادر به جفت شدن متصل به هم ابررسانایی میان صفحات نیستند. مثلا خود را در آسمانخراشی تصور کنید که دستگاه‌های تهویه هوا کار نمی‌کنند و هیچ راه پله‌ای نیز وجود ندارد.

شما تنها قادر به حرکت و جابه‌جایی در همان طبقه هستید و نمی‌توانید از یک طبقه به طبقه بعدی بروید. این مثال در مورد جفت‌های الکترون در این مواد صادق است و آنها نیز نمی‌توانند از لایه‌ای به لایه دیگر حرکت کنند.

چنین فرم جدیدی از ابررسانایی دو بعدی بویژه دانشمندان را مجذوب خود ساخته، چرا که در درجه حرارتی به مراتب بیشتر( تا 40 کلوین) واقع می‌شود و این قابلیت استثنایی در مقایسه با ابررسانایی سه‌بعدی که در سایر فرم‌های ترکیبات لایه‌دار روی می‌دهد، اهمیت بسیاردارد.

محققان خاطر نشان می‌کنند هدف عملی نهایی این پروژه تحقیقاتی، یافتن یا به وجود آوردن ابرهادی‌هایی است که می‌توانند در دمای اتاق عمل کنند و با تحقق این فناوری دیگر نیاز به سامانه‌های خنک کننده پرهزینه برطرف می‌شود.

کارشناسان قلمرو ابررسانش معتقدند پژوهش‌هایی از این دست با هدف درک خصوصیاتی که ابررسانایی را تقویت می‌بخشند، گام مهمی به سوی طراحی ابرهادی‌هایی خواهد بود که در دماهای بالاتر کار می‌کنند.

مترجم: مهریار میرنیا
منبع :ScienceDaily