تم اكتشاف مادة فائقة التوصيل تقلل الاحتكاك في اليابان، وقد تفتح آفاقًا جديدة في مجال الإلكترونيات والتكنولوجيا، وتطور قطارات سريعة ورخيصة، ومسرعات الجسيمات الموفرة للطاقة، وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي الرخيصة والمزيد.
![قطار ماجليف يحوم في شنغهاي.Photo-Jody-McIntyre-Flickr[1]](https://www.hayadan.org.il/images/content3/2015/07/%D7%A8%D7%9B%D7%91%D7%AA-%D7%9E%D7%90%D7%92%D7%9C%D7%91-%D7%9E%D7%A8%D7%97%D7%A4%D7%AA-%D7%91%D7%A9%D7%A0%D7%92%D7%97%D7%90%D7%99.-%D7%A6%D7%99%D7%9C%D7%95%D7%9D-Jody-McIntyre-Flickr1-500x334.jpg)
لفهم الاكتشاف الجديد، عليك أن تفهم ما هي الموصلية الفائقة. الموصلية الفائقة هي حالة من التجميع تم اكتشافها في الخمسينيات من القرن الماضي، وهي في الأساس مادة صلبة يتم تبريدها إلى درجة حرارة منخفضة جدًا، على سبيل المثال -243 درجة مئوية، حيث يمكن لإلكتروناتها أن تتدفق دون احتكاك داخل المادة. ويمكن مقارنة ذلك بالفرق بين سحب أريكة ثقيلة على أرضية خشنة - بحيث تحتاج إلى قوة كبيرة لتحريكها - وسحب أريكة ذات عجلات على أرضية ناعمة - بحيث يمكنك دحرجتها بدفعة خفيفة، مع تقريبا لا يوجد استثمار في الطاقة. لا يفقد الموصل الطاقة عندما تتدفق الإلكترونات داخل المادة، مما يخلق نظامًا إلكترونيًا خاصًا لا يسخن من تيار كهربائي قوي.
باستخدام مواد فائقة التوصيل، من الممكن إنشاء مغناطيسات كهربائية قوية، مثل تلك التي تمكن قطار ماجليف الصيني من التحليق بسرعة مذهلة تبلغ 430 كم / ساعة وبصمت مدهش. تُستخدم الموصلات الفائقة أيضًا في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، والتي تستخدم للحصول على صورة تفصيلية لداخل الجسم وأصبحت أداة فحص مهمة ومنقذة للحياة في العديد من المستشفيات. عيب الموصلات هو أنه يجب استثمار الكثير من الطاقة لتبريدها.
اكتشف باحثون من اليابان مؤخرًا حالة جديدة من التجميع، تسمى معدن جان تيلر. ويمكن استخدام هذا المعدن كموصل فائق عند درجات حرارة عالية نسبيًا تصل إلى -135 درجة مئوية. وهذا يعني أنه إذا أمكن إخراج هذا التطور خارج المختبر، فسيكون من الممكن إنتاج أنظمة إلكترونية ذات خصائص الموصلات الفائقة بطريقة رخيصة جدًا. تعتبر حالة التراكم هذه مميزة لأنه من الممكن التبديل بين حالة المادة فائقة التوصيل وحالة المادة العازلة (التي لا توصل الكهرباء) عن طريق خلق ضغط على المادة - وهي ميزة يمكن أن تؤدي إلى إنشاء دوائر كهربائية متطورة التي لم يسبق لها مثيل من قبل.
قد لا يكون لوح التزلج المتحرك أداة شائعة في عام 2015، ولكن بفضل معدن جان تيلر، هناك احتمال أن تتمكن بالفعل في عام 2020 من التحليق للعمل.
للحصول على المقال الأصلي انقر هنا
للحصول على معلومات على موقع زاوية
تعليقات 11
حنان سباط، هذا صحيح، الموصلية الفائقة هي حالة تجميع لكل شيء (وإن كانت ذات طبيعة كمومية) يمكنك قراءة المزيد عنها بعمق إذا بحثت عن بعض المصطلحات التي ذكرها آرييل أعلاه أو بحثت في مجلة العلوم Popular Science American ، الحقيقة هي أن الموقف الأكثر إثارة للاهتمام الذي صادفته مؤخرًا في المقالة هناك (بالطبع، إذا كان لدى المرء إمكانية الوصول إلى المقالة الأكاديمية حول هذا الموضوع وليس المقالة الشائعة ولديه أيضًا القدرة على فهم ما يدور حوله، إنه أفضل) هذه حالة من التجميع تُعرف باسم المعدن الغريب أو المترجمة بشكل فضفاض "المعدن الغريب" وقد تم اكتشافها بالفعل بسبب اكتشاف نمو قائم على الحديد والذي يتكثف إلى موصلية فائقة عالية نسبيًا (ليس 138 بعد، ولكن بالتأكيد في الاتجاه) الآلية الفيزيائية الموجودة في هذه الصخور والتي تؤدي إلى تراكم الكتلة الكمومية (يجب عدم الخلط بينها وبين الحالات الكمومية) لا تزال غير معروفة نسبيًا ورائعة إلى حد الجنون، وبالتأكيد مستعارة من أفلام الخيال العلمي، بالمناسبة إلى مؤلف المقال تجدر الإشارة إلى أنه في حالة الموصلية الفائقة فإن حاملات الشحنة ليست مجرد إلكترونات بل أزواج إلكترون تسمى "أزواج كوبر" وهي في الواقع بوزونات (ذات دوران كامل) وبالتالي لا تخضع لحظر باولي وبالتالي لتكثيف بوز أينشتاين وما إلى ذلك. ، ربما يكون من المناسب في مثل هذه المقالة أن نتناول المزيد من التفاصيل حول الآلية الفيزيائية التي تؤدي إلى حالة التجميع هذه إذا كنت قد فتحت الصندوق بالفعل، وهذا لأنه مثير للاهتمام ولإرضاء المشككين ومنع الأخطاء
ليس هناك الكثير من المعلومات المتعلقة بالموصلات عند درجات الحرارة المرتفعة، لكن درجة حرارة سالب 135 درجة مئوية تعادل 138 درجة كلفن، وفي ويكيبيديا أجد:
* في عام 1987، اكتشف تشينغ وو تشو مركبًا مشابهًا يتم فيه استبدال اللانثانم بالإيتريوم، وهي مادة تعرف باسم YBCO، والتي تبلغ درجة حرارتها الحرجة 92 درجة كلفن.
* في عام 1988 تم اكتشاف أن درجة الحرارة الحرجة لـ BSCCO تبلغ 108 درجة كلفن، وفي وقت لاحق من ذلك العام تم اكتشاف أن درجة الحرارة الحرجة لـ TBCCO تبلغ 127 درجة كلفن.
* في عام 2009، تم اكتشاف HgBa2Ca2Cu3Ox مع أعلى درجة حرارة حرجة تم اكتشافها حتى الآن وهي 135 درجة كلفن، ويمكن أن تصل حتى 164 درجة كلفن تحت ضغط قوي.
في اللغة الإنجليزية هناك المزيد من المعلومات، ولكن في نظرها حقيقة أنه يجب استخدام النيتروجين السائل للتبريد، وفي هذا الصدد أقل قليلا من فارق عشر درجات هنا أو هناك.
حنان،
الشك هو شيء صحي. ولكن أيضا قراءة الفهم.
95% من الجمهور يعرف 3 طرق للتجميع. وضع تجميع البلازما مألوف بالنسبة لي ولكم، ولكن معظم الناس لا يعرفونه. هذا ما يقوله المقال.
لوريم إيبسوم,
لا أعرف موصلات تعمل اليوم عند درجة حرارة 135 درجة مئوية تحت الصفر باستثناء معدن جون تيلر (باستثناء موصل جديد تم نشره مؤخرًا بعد كتابة هذا المقال، ويعمل عند درجة حرارة سبعين وثمانين تحت الصفر). إذا كنت تعرف، يرجى تقديم الروابط. بالإضافة إلى ذلك، كما هو مكتوب في المقالة، يتم إجراء الانتقال بين الموصل والعازل في معدن جون تيلر عن طريق تطبيق الضغط الميكانيكي - وهي ميزة يمكنها توسيع حدود تصميم الدوائر الكهربائية.
هكذا
ليس من الواضح بالضبط ما هي الميزة التكنولوجية للمعدن الجديد. المواد الموجودة على الموصلات الخزفية عند درجات حرارة مماثلة (مثل السماح بالعمل في النيتروجين السائل) معروفة بالفعل وموجودة منذ عقود. وأولئك الذين يحتاجون إلى الموصلات الفائقة ويمكنهم استخدامها في درجات حرارة كهذه يستخدمونها، ويبدو أن أولئك الذين لم يتجاوزوا بعد عتبة فعالية التكلفة لاستخدام التكنولوجيا لا يجدون طريقة لاستخدامها. ويبدو أننا سنواصل السفر بالسكك الحديدية الخفيفة من النوع المجهز بعجلات فولاذية.
العصابة التي تدير السكك الحديدية الخفيفة سمعت عن ذلك؟ يجب عليهم القيام بالواجبات المنزلية.
حنان، المادة فيها أكثر من 4 أوضاع تجميع. خذ على سبيل المثال النجم النيوتروني ليس سائلاً، وليس صلبًا، وليس غازًا، وليس بلازما (نيوترونات فقط).
اقتباس من ويكيبيديا عن "حالة التراكم"
هناك مواد يمكن أن تتواجد في حالات تجميع أكثر تعقيدًا مثل البلورات السائلة، والسوائل الفائقة، والجسيمات النانوية، وتكثيف بوز-آينشتاين، والمادة المتحللة، والنجم النيوتروني وغيرها. وهذه حالات نادرة على الأرض، وبعضها صناعي ولا يوجد إلا في المختبرات.
حنان
لا بأس، هناك أخطاء كثيرة في موقع العلوم... هنا ستشاهد نسيم مثلاً.. 🙂
حنان سابات
ما كتب في المقال صحيح.. يمكنك إلغاء تحذير البائع 🙂
يتم التعرف على 4 طرق للتجميع - الصلبة والسائلة والغازية والبلازما. وبما أن المقال بدأ بالفعل بمثل هذا الخطأ الأساسي، فإنني أشك في مدى توافق ما يقال في المقال مع الواقع...