ایجاد شرایط بهینه برای ابررسانایی مواد در دمای اتاق با استفاده از پالس­ لیزر

ایجاد شرایط بهینه برای ابررسانایی مواد در دمای اتاق با استفاده از پالس­ لیزر
 
محققین ایتالیایی با استفاده از پالس­های لیزر شرایط بهینه ­ای فراهم کردند تا برخی از مواد در دمای اتاق خاصیت ابررسانایی داشته باشند.

 
با همکاری میان مرکز آموزش بین ­المللی مطالعات پیشرفته ایتالیا (SISSA; Trieste, Italy)، دانشگاه کاتولیک برشیا و پلی­ تکنیک میلان، دانشمندان توانسته اند با استفاده از پالس ­های لیزری مناسب، برهمکنش های الکترونیکی را در ترکیبی شامل مس، اکسیژن و بیسموت بشکنند و در دمای اتاق شرایطی ایجاد کنند که الکترونها یکدیگر را دفع نکنند. این موضوع شرط پیش نیاز و اساسی شارش جریان بدون هیچ مقاومتی در فرآیندی است که ابررسانایی نامیده می ­شود. این تحقیق در زمینه فیزیک ماده چگال، چشم انداز جدیدی برای توسعه مواد ابررسانا با کاربردهایی در الکترونیک، تشخیص و حمل و نقل گشوده است. جزئیات این تحقیق در مجله Nature به چاپ رسیده است.
با استفاده از روش­ های پیچیده تکنولوژی لیزری که امکان بررسی شرایط غیرتعادلی را فراهم میسازد، دانشمندان به روشی کاملاً مبتکرانه برای درک مشخصات نوع خاصی از مواد دست یافتند. گروه SISSA از نقطه ­نظر تئوری و آزمایشگاه­ های I-LAMP و دانشگاه کاتولیک SacroCuore برشیا و پلی­ تکنیک میلان به صورت عملی، وارد عمل شدند.
به گفتة دانشمندان "یکی از بزرگترین موانع دستیابی به ابررسانایی در تکنولوژی های معمول این است که ابررساناها تمایل دارند در دماهای بالا و غلظت ­های آلائیدگی کم، عایق باشند؛ زیرا الکترونها بجای اینکه در جهت شارش حرکت کنند، یکدیگر را دفع می ­کنند". برای مطالعه این پدیده، پژوهشگران بر روی یک ابررسانای خاص با خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار پیچیده که از چهار نوع اتم مختلف از جمله مس و اکسیژن تشکیل شده، متمرکز شدند.
در مرحله اول یک پالس لیزر، ماده را از حالت تعادل خارج می­ کند. در مرحله دوم، در حالیکه ماده به حالت تعادلی خود باز می­گردد، پالس فوق کوتاه مؤلفه ­های تعیین کننده برهمکنش بین الکترونها را می‏شکند.
طی این فرآیند، دانشمندان پی برده ­اند که در این ماده، دافعه بین الکترونها و در نتیجه ویژگی عایق بودن آنها، حتی در دمای اتاق از بین می ­رود. این مشاهده بسیار جالب است زیرا پیش­ نیازی اساسی برای تبدیل مواد به ابررسانا است. به گفتة محققین "ما قادر هستیم این مواد را بعنوان نقطه شروع بکار برده و بعنوان مثال، ترکیب شیمیایی آنها را تغییر دهیم".
با کشف پیش­ نیازهای تولید ابررسانا در دمای اتاق، دانشمندان اکنون تجهیزات جدیدی برای ساخت صحیح در اختیار دارند: با اندکی تغییر در عناصر سازنده، فرمول صحیح زیاد دور از دسترس نیست.
فراتر از ریل­ های ابررسانا که در صنعت حمل و نقل قطار استفاده می­ شوند، در کاربردهای تشخیصی این امکان وجود دارد که میدان ­های مغناطیسی خیلی بزرگ در فضاهایی بسیار کوچک ایجاد شود و بنابراین تصویربرداری تشدید مغناطیسی با دقت بالا در یک فضای بسیار کوچک امکانپذیر خواهد بود. در حوزه انتقال انرژی یا میکروالکترونیک، ابررساناها در دمای بالا، علاوه بر بازدهی بالا، ذخیره انرژی قابل ­توجهی را میسر میسازند.
 
 
منبع : www.laserfocusworld.com      1397/1/28 10:49