ظاهرة مغناطيسية غير مرئية قد تؤدي إلى قفزة تكنولوجية تعتمد على الموصلات الفائقة في درجات حرارة عالية
موصل-الموصل هو مادة يمر من خلالها تيار كهربائي دون أي مقاومة. مجالات النقل, الدواء, الطاقة, الحوسبة وأكثر من ذلك, سوف تصبح العجائب أكثر كفاءة إذا تم دمج التكنولوجيا الموصلة فيها-על, لكن موصلة-إنها تعمل فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية، لذا فإن استخدامها في التكنولوجيا محدود للغاية. بحث جديد منشور في المجلة الطبيعة يساهم في فهمهم وقد يكون خطوة نحو الموصلية-أكثر سهولة في الوصول إليها.
البحث في مجال الموصلية-يركز السوبر على البحث الموصل-والتي لا تتطلب درجات حرارة منخفضة جدًا. أكبر لغز في البحث في هذا المجال هو كيفية عمل الموصلات-سوبر هذه. دراسة أجريت في قسم الفيزياء بجامعة بار إيلان تستخدم مجهرًا مغناطيسيًا فريدًا لتصوير ظاهرة كانت حتى الآن تعتبر غير مرئية وربما تجيب على اللغز.
المواد فائقة التوصيل تثير دهشة المجتمع العلمي, التي تتوقع تلك الموصلية-تظهر مادة التوفا في المعادن فقط، ولكنها توجد عمليًا أيضًا في المواد الخزفية المعزولة. وبمرور السنين أصبح من الواضح أن الإلكترونات في هذه المواد لا يمكنها التحرك بحرية, بدلا من ذلك، فهي مقفلة في هيكل شعرية (من الكلمة "بالتناوب"). تتمتع الإلكترونات بخاصيتين أساسيتين - إحداهما شحنة كهربائية (وهي المسؤولة عن توصيل الكهرباء) والثانية هي خاصية كمية تسمى "يلف" (في العبرية "دائِخ"). يمكنك أن تتخيل الدوران كمغناطيس صغير، له قطبين يجذبان أو يتنافران.
عادةً ما يكون لكل إلكترون شحنة ودوران خاص به، ولا يمكن فصلهما، ولكن هناك مواد كمومية "ينكسر" الإلكترون فيها إلى قسمين، أحدهما بشحنة والآخر ذو دوران، وكل منهما يتصرف كجسيم مستقل. "السائل المغزلي الكمي" هو مثال على مثل هذه الحالة، ومن الممكن أن تتيح هذه الحالة الموصلية الفائقة. إحدى الخصائص المثيرة للاهتمام للسائل الكمي المغزلي هو أنه "غير مرئي"، أي أنه ليس له بصمة مميزة تسمح بقياسه تجريبيًا، وبالتالي فإن المعرفة حول السوائل المغزلية تعتمد على ملاحظات غير مباشرة.
وفي البحث الذي أجراه البروفيسور' بينا كاليسكي وطالب الدكتوراه إيلون بيرسكي من قسم الفيزياء ومركز تكنولوجيا النانو والمواد المتقدمة في جامعة البار-قام إيلان، مع شركاء من إسرائيل والخارج، بفحص العلاقة بين التوصيلية الكهربية-على وبين السائل يدور باستخدام مواد هندسية, والتي تم بناؤها من طبقات متناوبة من مادتين - واحد موصل-على والآخر يشتبه في أنه سائل يدور. يسمح الهيكل ذو الطبقات بالتفاعل بين المادتين. واكتشف الباحثون أن الموصل الفائق يتغير بسبب قربه من السائل المغزلي، ومن خلال هذه التغييرات تمكنوا من رؤيته.
وقام الباحثون بتصوير الموصل الفائق باستخدام مجهر مغناطيسي فريد من نوعه، واكتشفوا تغيرات في الموصل الفائق تحدث بشكل طبيعي بسبب وجود مجال مغناطيسي. هذا على الرغم من أن المادة التي درسوها ليست مغناطيسية على الإطلاق. تشير النتائج إلى حالة مغناطيسية تنشأ من سائل الدوران. يسمح الفصل الفريد بين الشحنة والدوران بإنشاء حالة مغناطيسية مخفية تؤثر على الموصلية الفائقة دون إنشاء مجال مغناطيسي حقيقي.
هذه في الواقع أول ملاحظة مباشرة للعلاقة بين هاتين الحالتين للمادة، الموصل الفائق والسائل الكمي المغزلي. اكتشاف أن اقتران الحالتين لا يؤدي إلى تدمير السائل المغزلي, ولكنها تنتج استجابة يمكن قياسها, يفتح الباب أمام هندسة مواد إضافية وفهم أفضل لظاهرة الموصلية الفائقة.
