وجد العلماء أول موصل فائق غير تقليدي موجود في الطبيعة وتركيبه الكيميائي موجود فيها. يُسمى المعدن مياسيت بالمادة الفريدة.
توجد فقط ثلاثة موصلات فائقة طبيعية أخرى، ولكنها تتبع قواعد نظرية باردين-كوبر-شريفر، وهي أول نظرية مجهرية للتوصيل الفائق.
التوصيل الفائق يعني القدرة على منع وجود مقاومة كهربائية بالكامل، لذلك يكون نقل الكهرباء دون تبديدٍ للطاقة مع طرد حقول مغناطيسية خارج المادة.
يحدث ذلك تحت درجة حرارة حرجة معينة، ويعود هذا في الموصلات الفائقة التقليدية إلى تكوين أزواج من الإلكترونات ترتبط في حالة معينة معروفة باسم “أزواج كوبر”.
بالمقابل، تُظهر الموصلات الفائقة غير التقليدية نفس الخصائص العيانية، ولكن يتسبب شيء مختلف في هذه الحالة.
يوجد فرق آخر بين الموصلات الفائقة التقليدية وغير التقليدية. الموصلات التقليدية تميل إلى وجود درجة حرارة حرجة أقرب بكثير إلى الصفر المطلق، في حين يمكن الموصلات غير التقليدية أن تُظهر توصيلًا فائقًا لدرجات حرارة عالية.
عندما نتحدث عن درجة حرارة عالية، نعني فوق 77 كلفن، وما يزال ذلك بعيدًا عن الهدف المثالي وهو التوصيل الفائق عند درجة حرارة الغرفة، ولكن على الأقل نحن في الطريق نحو ذلك.
هنا يأتي دور مادة المياسيت. مع أن درجة حرارتها الحرجة المنخفضة جدًا (-267.75 درجة مئوية)، فإنها تشترك في الخصائص غير التقليدية للموصلات الفائقة ذات درجة حرارة حرجة أعلى، ويأمل الباحثون في استخدامها لفهم أصل التوصيل الفائق غير التقليدي بصورةٍ أفضل. المعدن له صيغة كيميائية معقدة تتكون من 17 ذرة من الروديوم و 15 ذرة من الكبريت (Rh17S15).
قال المؤلف روسلان بروزوروف من مختبر أمس الوطني في بيان: «بشكلٍ حدسي، يعتقد الشخص أن هذا شيء يُنتَج بصورةٍ متعمدة خلال بحث مركز، ولا يمكن أبدًا أن يوجد في الطبيعة، ولكن يبدو أنه يوجد».
عُثِرَ على مادة المياسيت في الطبيعة بالقرب من نهر مياس في مقاطعة تشيليابينسك أوبلاست في روسيا.
وتميل العناصر التي تكونها إلى التفاعل مع الأكسجين، لذلك فهي نادرة نسبيًا. وهي لا تتكون بشكل بلوري جيد، لذلك لا يمكن تقييم خصائصها إلا من خلال تكوينها في المختبر.
كان الباحثون ينظرون إلى أنظمة الروديوم-الكبريت كمكان حيث قد توجد موصلات فائقة مثيرة للاهتمام. أبقت مجموعة بروز وروف المادة قليلاً فوق الصفر المطلق (-273.1 درجة مئوية)، وبمجرد تأكيد التوصيل الفائق، اختبروا مدى عمليته.
واحدة من الاختبارات تسمى “عمق التوغل”. يمكن في الموصل الفائق التقليدي أن يخترق الحقل المغناطيسي الضعيف سماكةَ المادة الكلية بطول ثابت. أما في الموصل الفائق غير التقليدي يتغير هذا مع درجة الحرارة.
كان النهج الآخر هو ضرب المادة بالإلكترونات ذات الطاقة العالية، ما يسبب العيوب. الموصلات الفائقة غير التقليدية حساسة للغاية لهذه العيوب. وسلكت مادة المياسيت سلوك الفائق غير التقليدي.
أضاف البروفيسور بول كانفيلد، من جامعة ولاية أيوا ومختبر أميس. وقد صنّع كانفيلد مادة المياسيت للمشروع: «يبدو الأمر مثل العثور على مكان صيد مخفي مليء بالأسماك الكبيرة. في نظام Rh-S، اكتشفنا ثلاثة موصلات فائقة جديدة. وبالقياسات المفصلة لروسلان، اكتشفنا أن مادة المياسيت موصل فائق غير تقليدي».
اقرأ أيضًا:
العلماء يحددون نوعًا جديدًا وغريبًا من الموصلية الفائقة
أشعة الليزر للموصلية الفائقة – بحث يسلط الضوء على الظواهر الفيزيائية غير المتوقعة
ترجمة: محمد فواز السيد
تدقيق: غفران التميمي
