دانش و فناوری

دانشمندان یک قدم به استفاده عملی از مواد ابررسانا نزدیک تر شدند

حتی بهترین رساناهای جریان الکتریکی هم مقداری مقاومت از خود نشان می‌دهند، مگر اینکه ابررسانا باشند. مواد ابررسانا مطلقا هیچ مقاومت الکتریکی ندارند و به همین خاطر می‌توانند انقلابی در صنعت ایجاد کنند. اما یک مشکل کوچک کاربرد آن‌ها را سخت می‌کند: اینکه همیشه باید در دمای بسیار پایین از آن‌ها استفاده شود.اما حالا محققان ماکس پلانک با ثبت یک رکورد دمایی جدید، برای ابررسانایی به دمای ۲۳- درجه سانتیگراد دست پیدا کرده‌اند.

در حالت عادی وقتی الکترون‌ها درون یک رسانا به حرکت در می‌آیند بار منفی آن‌ها باعث ایجاد نیروی رانشی بین آن‌ها شده و برخوردشان به اتم‌های مجاور را سبب می‌شود. این برخوردها مقدار قابل توجهی از انرژی الکترون‌ها را می‌گیرد. چنین پدیده‌ای همان «مقاومت الکتریکی» است که باعث گرم شدن رسانا می‌شود.

در صورت عملی شدن استفاده از ابررساناها، انقلابی در صنعت به وجود خواهد آمد

اما در مواد ابررسانا این اتفاق نمی‌افتد. الکترون‌ها در این مواد بدون هیچ‌گونه مقاومتی در آن به جریان در می‌آیند و می‌توانند در مدارات الکتریکی طولانی هم جریان مورد نیاز را تامین کنند. مثلا یک حلقه سیم ابررسانا می‌تواند جریان الکتریکی را بدون نیاز به هیچ منبع توانی برای مدتی نامحدود در گردش نگه دارد.

متاسفانه فعلا ابررساناها باید در دماهای بسیار پایین نگاه داشته شوند تا خواص هیجان‌انگیر خود را بروز دهند، یعنی حدود ۲۳۴- درجه سانتیگراد که همین مساله آن‌ها را برای استفاده‌های عملی از دسترس دور نگه می‌دارد. حالت ایده‌آل این است که از ابررسانا بشود در دمای اتاق هم استفاده کرد اما تا به حال بالاترین دمای به دست آمده ۷۰- درجه سانتیگراد بوده است.

ابررسانا

لانتانیوم هیدرید در ۲۳- درجه سانتیگراد از خود خاصیت ابررسانایی نشان می‌دهد

حالا در این تحقیق جدید، محققان موفق شده‌اند حد بالای دما را به مقدار قابل توجهی جابه‌جا کرده و آن را به ۲۳- درجه برسانند. این قدم بزرگی برای رساندن خاصیت ابررسانایی به دمای اتاق است. دانشمندان برای رسیدن به این دما فلز لانتانیوم و گاز هیدروژن را در یک محفظه فشار قرار داده و نمونه را تا ۱٫۷ میلیون بار بیشتر از فشار اتمسفر فشرده کردند. این فشار ماده‌ای جدید به نام «لانتانیوم هیدرید» (LaH10) تولید کرد.

سپس محققان این ماده را سرد کرده و متوجه شدند که در دمای نسبتا بالایی در حد ۲۳- درجه سانتیگراد، مقاومت الکتریکی آن به صفر رسیده است. این نتیجه با اندازه‌گیری در یک میدان مغناطیسی خارجی هم تائید شد.

به گفته محقق ارشد تیم، چنین دستاوردی می‌تواند قدمی بزرگ برای رسیدن به ابررسانایی در دمای اتاق باشد. قدم‌های بعدی برای تیم تحقیق ماکس پلانک این است که مواد دیگری مثل «ایتریوم هیدرید» را هم مورد آزمایش قرار دهند. این ماده احتمالا آن‌ها را به دماهای بالاتری برای ابررسانایی هم خواهد رساند.