بشكلٍ مفاجئ، تمكن العلماء وللمرة الأولى من اكتشاف ناقلٍ فائق من مادة المنغنيز، وهو مادة ذات خواص مغناطيسية قوية لا تسمح بنشوء حالة الناقلية الفائقة ضمنه. هذا الاكتشاف سيقود إلى إمكانية تطوير نواقل فائقة تتمتع بخواصٍ ممتازة من حيث مقاومة التشويش المغناطيسي.
( اقرأوا أيضاً: رابط فيزيائي لسلوك الإلكترونيات الغريب في النواقل الفائقة مرتفعة درجة الحرارة )
النواقل الفائقة عبارة عن مواد تسمح بنقل التيار الكهربائي بدون أي مقاومة، مما يعني أنها تسمح بمرور التيار الكهربائي بدون أي تبديد في الطاقة. تعتمد النواقل الفائقة على حركةٍ انسيابية للإلكترونات، حيث لا تقوم الإلكترونات بالاحتكاك مع بعضها البعض في النواقل الفائقة (كما يحدث في المواد الناقلة العادية)، بل بدلاً من ذلك، فإنها تقوم ترتبط مع بعضها البعض على شكل أزواجٍ دقيقة تعرف باسم “أزواج كوبر Cooper Pairs”.
ولطالما اعتقد العلماء أن الآثار المغناطيسية للمواد ستمنع نشوء الناقلية الفائقة، وذلك لأن وجود حقل مغناطيسي سيؤدي لتدمير أزواج كوبر. بكل الأحوال، وخلال العقود المنصرمة، تمكن العديد من الباحثين من اكتشاف أنماطٍ عدة من النواقل الفائقة، والتي تنشأ بموادٍ ذات خواص مغناطيسية، مثل النواقل الفائقة العضوية والنواقل الفائقة الحديدية.
(اقرأوا أيضاً: كبل فائق الناقلية في ألمانيا يقوم بنقل الكهرباء بفعالية لآلاف المنازل )
ومؤخراً، اكتشف مجموعة من الباحثين في الأكاديمية الصينية لعلوم الفيزياء وجامعة طوكيو، اكتشفوا أن مادة “فوسفيد المنغنيز Manganese Phosphide” يمكن أن تكون مادةٍ فائقة الناقلية. سيتم نشر نتائج بحثهم بتاريخ 16 آذار/مارس في مجلة Physical Review Letters. وبما أن علماء الفيزياء قد اعتقدوا سابقاً أن الخواص المغناطيسية للمنغنيز قوية جداً لدرجة أنها تمنع نشوء الناقلية الفائقة، فإن هذا الاكتشاف الجديد سيعني المزيد من البحث عن نواقل فائقة ضمن المواد المغناطيسية.
فوسفيد المنغنيز عبارة عن مغناطيس حلزوني، حيث تأخذ فيه العزوم المغناطيسية Magnetic Spins شكلاً حلزونياً، وتكمن الفكرة الأساسية بكيفية تحويلها لمادةٍ فائقة الناقلية حول ضغط المادة، حيث تم تطبيق ضغط عالي يقدر بـ 8 غيغا باسكال على المادة، مما ساهم بـ “ضغط” خواصها المغناطيسية، ومما سمح بنشوء حالة الناقلية الفائقة عند درجة حرارة فائقة البرودة تبلغ 1 كلفن (أي حوالي -272 مئوية). وللتوضيح، فإن ضغطاً يعادل 1 غيغا باسكال أكبر بـ 10 مرات من قيمة الضغط في أخدود ماريانا Mariana Trench، وهو أعمق منطقة متكشفة في المحيطات حتى الآن.
( اقرأوا أيضاً: تحطيم الرقم القياسي لشدة الحقول المغناطيسية الممكن توليدها عبر النواقل الفائقة )
تهدف الأبحاث المستقبلية لمعرفة الأسباب التي تجعل بعض المغانط الحلزونية (مثل فوسفيد المنغنيز) قابلة للتحول إلى نواقل فائقة، بينما بعضها الآخر لا يمتلك هذه الإمكانية. قد يكون الفرق يتعلق بكيفية سماح البنى البلورية لهذه المغانط للإلكترونات بتشكيل أزواج، والوصول إلى الجواب الدقيق والتفسير العلمي لهذه الظواهر، سيؤدي للحصول على أدلةٍ ملموسة حول العلاقة ما بين الناقلية الفائقة والمغناطيسية.
المصدر: IEEE Spectrum
