شیمیدانان فرضیات 40 ساله در مورد دسته کلیدی ابررساناها را باطل کردند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دانشمندان در وارویک نشان داده‌اند که ماده‌ای که به مدت ۴۰ سال به‌عنوان یک ابررسانای کتاب درسی یکنواخت مورد استفاده قرار می‌گرفت، در واقع یک تکه تکه‌ای از ساختارهای کریستالی مختلف در کل حجم خود است، با استفاده از یک تکنیک تصویربرداری سه بعدی پیشرفته برای دیدن عمق کریستال برای اولین بار.

ابررسانایی در دمای بالا به طور گسترده به عنوان یکی از مهم ترین اکتشافات علمی در 40 سال گذشته در نظر گرفته می شود. این نوید فناوری‌هایی را می‌دهد که بر پایه الکتریسیته ساخته شده‌اند که با مقاومت صفر و آهن‌ربا بسیار قوی‌تر از هر چیزی که امروزه ممکن است جریان می‌یابد، و زیربنای تحقیقات در مورد شبکه‌های برق آینده، اسکنرهای پزشکی و رایانه‌های کوانتومی است.

این مطالعه که در Physical Review Letters منتشر شد و توسط محققان دپارتمان شیمی در دانشگاه وارویک که با تأسیسات تابش سنکروترون اروپایی (ESRF) در فرانسه کار می‌کردند، درون نوعی ابررسانا به نام cuprate، ماده‌ای بر پایه مس که می‌تواند الکتریسیته را بدون مقاومت در دماهای بسیار بالا، هرچند بسیار سرد، حمل کند، بررسی کرد.

به مدت 40 سال، اکثر تئوری ها در مورد نحوه عملکرد کپرات ها ساختار کریستالی خود را در تمام طول مسیر یکسان فرض می کردند. با استفاده از تکنیکی به نام اسکن پراش اشعه ایکس سه بعدی، که کمی شبیه به سی تی اسکن پزشکی عمل می کند، اما برای چیدمان اتم ها در داخل یک کریستال، تیم توانست برای اولین بار تصویری سه بعدی از داخل ماده بسازد.

چیزی که آنها پیدا کردند، کریستالی بود که به مناطقی با دو آرایش اتمی کاملا متفاوت تقسیم شده بود، که با مرزهایی صدها برابر بیشتر از هر کسی که انتظار داشت بین دو ساختار کریستالی ببیند، از هم جدا شده بودند. این مرزها به قدری گسترده بودند که به جای یک خط تقسیم ساده، تقریبا مانند یک ساختار در نوع خود رفتار می کردند.

پروفسور مارک سن، از دپارتمان شیمی دانشگاه وارویک، که این مطالعه را رهبری می کرد، گفت: "به مدت 40 سال، فرض کار این بود که این مواد در تمام طول مسیر یکسان هستند و تقریبا تمام تئوری ها بر اساس آن تصویر ساخته شده است. ما نشان داده ایم که ثابت نمی کند. این کریستال اساسا به جای ساختاری غیرعادی و غیرعادی در برابر کار با بافت بسیار گسترده است. کنارش نشسته

"این ممکن است توضیح دهد که چرا برخی از مواد بهتر از سایرین عمل می کنند و به این معنی است که برخی از اندازه گیری های حجیم موجود باید دوباره تفسیر شوند و مدل های نظری آینده ساخته شوند که این پیچیدگی ساختاری را در بر گیرند."

این تیم بر این باور است که این نوع ساختار پنهان احتمالا در خانواده وسیع‌تر ابررساناهای کپرات و احتمالا در سایر مواد مرتبط که برای ابررسانایی تحت فشار شدید مورد بررسی قرار می‌گیرند، رایج است. آنها همچنین خود این روش را که با ارتقای 150 میلیون یورویی اخیر به ESRF فعال شده است، به عنوان یک موفقیت می‌دانند: این امکان را فراهم می‌کند تا به درون طیف وسیعی از مواد به صورت سه بعدی نگاه کنیم، در سطحی از جزئیات که قبلا امکان‌پذیر نبود، تا بفهمیم ساختار داخلی آنها چگونه رفتار آنها را شکل می‌دهد.

ایوی لدبروک و همکاران، دیوارهای دامنه غول پیکر و ناهمگونی ذاتی در 214 ابررساناهای کوپرات، نامه های بررسی فیزیکی (2026). DOI: 10.1103/r62x-kt5j

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →