فدراسیون سرآمدان علمی ایران | اخبار | مشاهده‌ی گونه‌ای جدید از جریان الکتریکی در «فلزات عجیب»
متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۵/۲۷

تعداد بازدید : ۲۱۶

تعداد رای : ۱

مشاهده‌ی گونه‌ای جدید از جریان الکتریکی در «فلزات عجیب»

فلز اکسید مس لانتانیم استرانسیم شاید برای خیلی از ما آشنا نباشد، اما برای فیزیکدانان این فلز راهی برای رسانش جریان الکتریکی با بهره‌وری تقریبا صد در صد است.

زمانی که فلز اکسید مس لانتانیم استرانسیم در یک میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرد مانند دیگر فلزات رفتار نمی‌کند. زمانی که متوجه علت شویم شاید در نهایت بتوانیم علت رفتارِ اینچنینیِ این نوع فلزات که به ابررساناهای دما بالا (HTC) معروفند را متوجه شویم.

برخلاف ابررساناهی دما پایین این فلزات با ترکیبات خاصی تهیه شده‌اند بنابراین بار الکتریکی می‌تواند با آزادی به رغم وجود ذرات ریز در میانه‌ی راه حرکت کند. باید در نظر داشت که دمای بالا در اینجا کاملا نسبی است. فلزات دما بالا هنوز نیاز دارند تا دمای منفی 135 درجه سانتیگراد سرد شوند اما نسبت به فلزات دما پایین که باید تا منفی 240 درجه‌ی سانتیگراد سرد شوند شرایط بسیار بهتری دارند. حالا با پژوهش‌هایی که در دانشگاه فلوریدا صورت گرفته است شاید بتوان آینده‌ای متصور بود که ابر رسانایی حتی در دماهای بسیار بالاتر را هم شاهد باشیم.

 

ویژگی‌های عجیب

در بسیاری از فلزات الکترون‌ها با ذرات دیگر برهمکنش می‌کنند تا چیزی به نام «شبه ذره» تشکیل شود. این شبه ذره بیشتر از هر چیزی ویژگی‌های الکترون را داراست اما همزمان ویژگی‌های دیگری نیز دارد. شبه ذرات همچنین برای توضیح چگونگی حرکت بار الکتریکی در ابررساناها مورد استفاده قرار می‌گیرند. جفت‌شدگی با ویژگی‌های محیطی باعث می‌شود تا الکترون رفتار خود را تغییر دهد و به گونه‌ای غیرمعمول رفتار ‌کند. شناخت بیشتر از شبه ذرات برای درک و ساخت ابررساناهایی که بتوانند مقداری گرما را متحمل شوند ضروری است.

فلزات اکسید مس که به کوپراتس معروفند یک دسته از ابررساناهای دما بالا را تشکیل می‌دهند. آنها صفحاتی نازک از اکسید مس ساندویچ شده میان دیگر مواد هستند. در دمای مناسب این ترکیب تبدیل به چیزی می‌شود که دانشمندان به آن «فلزات عجیب» می‌گویند. این عجیب بودن از رابطه‌ی بین کاهش پیوسته‌ی دما و مقدار مقاومتی که اتم‌های متحرک از خود نشان می‌دهند ناشی می‌شود. برای بیشتر فلزات، زمانی که دما زیاد می‌شود به ازای درجه‌های اضافه شده مقاومت نیز افزایش می‌یابد. این رابطه‌ی خطی در دماهای پایینتر ناگهان ناپدید می‌شود. اما این اتفاق برای کوپراتس نمی‌افتد. زمانی که آنها هنوز در قلمرو سرد ابررسانایی هستند هنوز از خود یک رابطه‌ی خطی «عجیب» نشان می‌دهند.

پژوهشگران کنجکاو بودند تا رابطه‌ی بین مقاومت و قدرت میدان مغناطیسیِ محیطی را مورد بررسی قرار دهند. مطالعات دیگر برای آزمایش شاخص‌های دیگر کوپراتس از میدان مغناطیسی استفاده کرده‌اند، اما هیچکدام تغییرات در قدرت را اندازه نگرفته‌اند. بنابراین آنها مقداری اکسید مس لانتانیم استرانسیم مس را در میان میدان مغناطیسی 80 تسلا قرار دادند. 80 تسلا تقریبا 50 برابر میدان مغناطیسی‌ای است که در یک دستگاه عکس برداریِ پزشکی از آن استفاده می‌شود. تطبیق این میدان همچنین نشان از یک رابطه‌ی خطی در رابطه با مقاومت دارد مانند همان رفتاری که با کاهش دما شاهد آن بودیم. تصادفی بودنِ این تشابه بسیار نامحتمل است.

به گفته‌‌ی دانشمندان زمانی که چنین رفتاری مشاهده می‌شود غالبا یک اصل ساده برای توضیح آن وجود دارد. همچنین مشاهده‌ی افزایش متناسب در مقاومت با زیاد شدن میدان مغناطیسی نشان از همبستگی در رفتار الکترون دارد. این همبستگی بین الکترون‌ها هر قانونی مبتنی بر وجود شبه ذرات مستقل را رد می‌کند و نشان می‌دهد که چیزی کاملا متفاوت با رسانایی معمول در حال رخ دادن است.این مسئله ما را در موقعیتی قرار می‌دهد که زبانی برای تحلیل موضوع در حال حاضر در اختیار نداریم و باید یک حوزه‌ و زبان جدید بسازیم تا بتوانیم در مورد این موضوع صحبت کنیم. در این صورت ما می‌توانیم به ساخت ابررساناها جدید امیدوار باشیم.

 

نتایج این پژوهش در مجله ساینس به چاپ رسیده است. برای مشاهده این مقاله، لینک مقاله را کلیک نمایید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)