الرئيسية
شرائط الناقلية الفائقة
لوحظت على خزفيات فائقة الناقلية تشكيلات شريطية عريضة مؤلفة من عدد من الذرات. ويتساءل العلماء هل هي ثابتة أم متحركة، وهل لها صلة مع الناقلية الفائقة في درجات الحرارة العالية.
لا يزال العلماء يحاولون بناء نظرية لتفسير آلية الناقلية الفائقة في درجات الحرارة العالية، وحركة الشحنات الكهربائية داخل الخزفيات. ويعتقد بعضهم أن الشرائط التي تظهر على الخزفيات تحمل مفتاح الحل لهذا اللغز. وهم يقولون إن إن الشحنات تنتقل بحرية في قلب هذه المواد في شكل شرائط عرضها نحو بضعة ذرات. لكن كبار العلماء كانوا يشككون حتى فترة قريبة بذلك. لكن المفاجأة كانت كبيرة عندما بينت التجارب أهمية هذه الشرائط في نظرية الناقلية الفائقة. ومنذ تشرين الثاني الماضي ضاعف الفريق العلمي أبحاثه بشكل كبير بحيث كانوا يعملون كما يقول رئيسه 24 ساعة كل يوم. وسبب ذلك كما يقول هو أهمية هذا القطاع البحثي. فمنذ ظهور أولى الخزفيات فائقة الناقلية في عام 1986 أصبح الكشف عن سرها تحدياً لفيزيائيي المادة المتكثفة. وحتى الآن لم تظهر بوادر حل لغموض هذه الظاهرة التي انتشر تطبيقها على نطاق واسع، لكن الإكتشافات الحديثة جاءت لتؤكد علاقة الأشرطة بفهم ظاهرة الناقلية الفائقة. هذا على الرغم من أن جميع الفيزيائيين كانوا يجمعون على أن هذا الأمر يجب أن ينهي الناقلية الفائقة لا أن ييسرها. وكما يقول أحدهم فإنه توجد إثباتات على وجود الشرائط، لكنها لا تقول شيئاً عن الطريقة التي تشارك فيها في إنتاج الناقلية الفائقة.
كان الباحثون الأوائل المدافعون عن نموذج ناقلية شرائط الشحنات يعملون في مجال التفاعلات الكهربائية والمغنطيسية للنواقل الفائقة من الخزف. فلكافة هذه المواد بنية مشتركة هي الطبقات: إنها عبارة عن وريقات من ذرات النحاس والأكسجين وقد انحصرت بين طبقات ذرات أخرى، مثل الإيتريوم والباريوم والسترونتيوم أو اللانثان. وفي كل ذرة أكسجين موجودة في وريقة أكسيد النحاس عدد زوجي من الإلكترونات التي تمتلك لفاً ذاتياً موجهاً في اتجاهين متعارضين. وهذا يؤدي إلى انعدام العزوم الحركية الإلكترونية، مما يعني عدم تمييز الذرات إفرادياً بأي لف ذاتي. وبالمقابل فإن النحاس يملك عدداً فردياً من الإلكترونات، وبالتالي يوفر له لفاً ذاتياً فائضاً. وفي هذه المواد تتجاذب العزوم الذاتية المتعارضة، وعندما يتوجه لف ذاتي إلى الأعلى مثلاً فإن مجاوره يتوجه نحو الأسفل. وهكذا فإن ذرات النحاس المتجاورة تصطف بحسب توجهاتها المتعارضة مما يخلق شكلاً متناوباً. ومما لا شك فيه أن ذلك يزعج على المستوى الجهاري حركة الشحنات الحرة. ويستخدم الباحثون في هذه المواد عنصر اللانثان الذي يأتي ترتيبه الذري في الجدول الدوري 57. ويعطي هذا العنصر إلكترونات لذرات أكسيد النحاس الشرهة للشحنات السالبة. وعندما تحل ذرات السترونتيوم التي تملك إلكتروناً واحداً فائضاً على الأقل محل ذرات اللانثان، فإن بعض ذرات النحاس تصبح ذات روابط حرة. وهذه الفراغات أو الثقوب تنتقل عندها في المادة حاملة شحنة موجبة إنما ليس لفاً ذاتياً.
لوحظت على خزفيات فائقة الناقلية تشكيلات شريطية عريضة مؤلفة من عدد من الذرات. ويتساءل العلماء هل هي ثابتة أم متحركة، وهل لها صلة مع الناقلية الفائقة في درجات الحرارة العالية.
لا يزال العلماء يحاولون بناء نظرية لتفسير آلية الناقلية الفائقة في درجات الحرارة العالية، وحركة الشحنات الكهربائية داخل الخزفيات. ويعتقد بعضهم أن الشرائط التي تظهر على الخزفيات تحمل مفتاح الحل لهذا اللغز. وهم يقولون إن إن الشحنات تنتقل بحرية في قلب هذه المواد في شكل شرائط عرضها نحو بضعة ذرات. لكن كبار العلماء كانوا يشككون حتى فترة قريبة بذلك. لكن المفاجأة كانت كبيرة عندما بينت التجارب أهمية هذه الشرائط في نظرية الناقلية الفائقة. ومنذ تشرين الثاني الماضي ضاعف الفريق العلمي أبحاثه بشكل كبير بحيث كانوا يعملون كما يقول رئيسه 24 ساعة كل يوم. وسبب ذلك كما يقول هو أهمية هذا القطاع البحثي. فمنذ ظهور أولى الخزفيات فائقة الناقلية في عام 1986 أصبح الكشف عن سرها تحدياً لفيزيائيي المادة المتكثفة. وحتى الآن لم تظهر بوادر حل لغموض هذه الظاهرة التي انتشر تطبيقها على نطاق واسع، لكن الإكتشافات الحديثة جاءت لتؤكد علاقة الأشرطة بفهم ظاهرة الناقلية الفائقة. هذا على الرغم من أن جميع الفيزيائيين كانوا يجمعون على أن هذا الأمر يجب أن ينهي الناقلية الفائقة لا أن ييسرها. وكما يقول أحدهم فإنه توجد إثباتات على وجود الشرائط، لكنها لا تقول شيئاً عن الطريقة التي تشارك فيها في إنتاج الناقلية الفائقة.
كان الباحثون الأوائل المدافعون عن نموذج ناقلية شرائط الشحنات يعملون في مجال التفاعلات الكهربائية والمغنطيسية للنواقل الفائقة من الخزف. فلكافة هذه المواد بنية مشتركة هي الطبقات: إنها عبارة عن وريقات من ذرات النحاس والأكسجين وقد انحصرت بين طبقات ذرات أخرى، مثل الإيتريوم والباريوم والسترونتيوم أو اللانثان. وفي كل ذرة أكسجين موجودة في وريقة أكسيد النحاس عدد زوجي من الإلكترونات التي تمتلك لفاً ذاتياً موجهاً في اتجاهين متعارضين. وهذا يؤدي إلى انعدام العزوم الحركية الإلكترونية، مما يعني عدم تمييز الذرات إفرادياً بأي لف ذاتي. وبالمقابل فإن النحاس يملك عدداً فردياً من الإلكترونات، وبالتالي يوفر له لفاً ذاتياً فائضاً. وفي هذه المواد تتجاذب العزوم الذاتية المتعارضة، وعندما يتوجه لف ذاتي إلى الأعلى مثلاً فإن مجاوره يتوجه نحو الأسفل. وهكذا فإن ذرات النحاس المتجاورة تصطف بحسب توجهاتها المتعارضة مما يخلق شكلاً متناوباً. ومما لا شك فيه أن ذلك يزعج على المستوى الجهاري حركة الشحنات الحرة. ويستخدم الباحثون في هذه المواد عنصر اللانثان الذي يأتي ترتيبه الذري في الجدول الدوري 57. ويعطي هذا العنصر إلكترونات لذرات أكسيد النحاس الشرهة للشحنات السالبة. وعندما تحل ذرات السترونتيوم التي تملك إلكتروناً واحداً فائضاً على الأقل محل ذرات اللانثان، فإن بعض ذرات النحاس تصبح ذات روابط حرة. وهذه الفراغات أو الثقوب تنتقل عندها في المادة حاملة شحنة موجبة إنما ليس لفاً ذاتياً.
» رمضان مبارك
» اقتراح للادارة !!
» سلام خاص الى استاذي الغالي
» نظائر الكلور
» الصداقة الحقيقية
» الابتسامة وفوائدها
» العمليات الكيميائية لاستخلاص غاز الكلور
» هل تعلم