مجلة عالم التكنولوجيا
مجلة تكنولوجية شاملة

ابتكار موصل يشعل ثورة في مجال الطاقة.. اعرف التفاصيل

0 36

كانت الموصلية الفائقة في درجة حرارة الغرفة كلمة مشهورة في علم المواد لعقود من الزمن، لكنها الآن قد تصبح حقيقة، مع إمكانية إحداث ثورة في الطريقة التي نستخدم بها الكهرباء.

تُهدر كمية هائلة من الطاقة التي ننتجها بسبب المقاومة الكهربائية التي تولد الحرارة. ولكن بواسطة مادة فائقة التوصيل، يمكن أن يتدفق التيار الكهربائي بدون مقاومة؛ ما يؤدي إلى عدم حدوث خسائر.

جعلت تلك الخاصية هذه المواد مطلوبة بشكل غير عادي، ولكن حتى الآن يتطلب تشغيلها درجات حرارة منخفضة للغاية وضغوط عالية للغاية.

يقول “إم. بريان مابل”؛ من جامعة كاليفورنيا: “إذا كان لديك موصل فائق في درجة حرارة الغرفة يمكنك نشره تحت الضغط الجوي، ثم يمكنك تخيل مجموعة كاملة من التطبيقات واسعة النطاق. ولكن أخشى أن يكون علم المواد صعبًا للغاية، لدرجة أنك قد لا تكون قادرًا على الحصول على موصل فائق يمكنه الأداء بشكل جيد بما يكفي لتلك التطبيقات”.

الآن، حل “رانجا دياس”؛ من “جامعة روتشستر” بنيويورك، وزملاؤه، نصف هذه المشكلة؛ حيث صنع الفريق موصلًا فائقًا عن طريق سحق الكربون والكبريت والهيدروجين عند ضغط حوالي 70% من ذلك الموجود في مركز الأرض، وعند درجة حرارة حوالي 15 درجة مئوية. هذه هي أعلى درجة حرارة تم قياس الموصلية الفائقة عندها على الإطلاق، والأولى التي يمكن تسميتها بدرجة معقولة بدرجة حرارة الغرفة.

ومن المتوقع أن يكون الهيدروجين المعدني الصلب بمفرده فائق التوصيل، لكن صنعه صعب للغاية؛ لأنه يتطلب ضغطًا غير عادي، ووجد الباحثون أن إضافة الكربون والكبريت إلى الهيدروجين يجعله يتصرف كما لو كان تحت ضغط أعلى مما هو عليه بالفعل.

وبمجرد أن اكتشف “دياس” وفريقه أن المقاومة الكهربائية لموادهم وصلت إلى الصفر عند 15 درجة مئوية، أجروا عدة اختبارات أخرى للتأكد من أنها كانت فائقة التوصيل حقًا، مثل التأكد من أنها حجبت المجالات المغناطيسية. يقول “شانتي ديمياد”؛ من “جامعة يوتا”: “هذه تجارب شاملة ومن المذهل رؤيتها. هذا سيهز المجال.”.

من ناحية أخرى، لا تزال الأسئلة قائمة. على سبيل المثال: رغم معرفة أن المادة فائقة التوصيل مصنوعة من الكربون والكبريت والهيدروجين، إلا أننا لا نعرف كيف ترتبط هذه العناصر معًا. تقول “إيفا زوريك”؛ من “جامعة نيويورك”: “ليس من غير المألوف في هذا النوع من البحث إجراء تجربة دون معرفة الهيكل. وستكون هناك حاجة إلى مزيد من العمل النظري لمطابقة سلوك المواد مع نماذج المركبات المختلفة ومعرفة النتيجة بالضبط”.

لذلك؛ يعمل “دياس” وزملاؤه الآن على إنتاج موادهم تحت ضغوط أقل. ويقول “دياس”: “يمثل الألماس شكلًا عالي الضغط من الكربون، ولكن في الوقت الحاضر يمكنك زراعته في المختبر باستخدام تقنيات الترسيب الكيميائي. هذه التجربة كانت تتطلب ضغطًا مرتفعًا، ولكن يمكننا الآن زراعتها، وقد نتمكن من القيام بشيء مماثل مع الموصلات الفائقة.”.

والحقيقة أن هذا المركب يحتوي على ثلاثة عناصر مختلفة فيه، في حين أن الموصلات الفائقة الأخرى تميل إلى احتواء عنصر أو عنصرين فقط، تجعله أكثر قابلية للتعديل، وسيساعد في محاولة جعله يعمل عند ضغوط أقل.

إذا أمكن تحقيق ذلك، يمكن استخدام هذه المادة في تطبيقات تتراوح من الحوسبة الكمية إلى بناء آلات أفضل للتصوير بالرنين المغناطيسي؛ لتقليل هدر الطاقة بشكل كبير من نقل الكهرباء.

 

المصدر:Newscientist: First room-temperature superconductor could spark energy revolution

الرابط المختصر :

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.