فيزيائيون يحققون «الناقلية الفائقة» في مادة لا تتمتع بهذه الخاصية

تمكن باحثون وللمرة الأولى، من تحقيق الناقلية الفائقة «أي ظاهرة انتقال الكهرباء بمقاومة معدومة» في مادة لا تتمتع بهذه الخاصية.
وتمثل التقنية الجديدة تطبيقا لمفهوم تم اقتراحه لأول مرة في سبعينيات القرن الماضي، ولكن لم يتم برهانه حتى الآن، وقد يؤدي لجعل النواقل الفائقة الحالية - مثل التي نجدها في آلات الرنين المغناطيسي أو القطارات المرفوعة مغناطيسياً - أرخص وأكثر فعالية في درجات الحرارة العليا.
وقال الباحث الرئيسي بول س. و. تشو من جامعة هيوستن: تستخدم الناقلية الفائقة في الكثير من الأشياء، وربما تكون آلات التصوير بالرنين المغناطيسي أشهرها.
غير أن المواد فائقة الناقلية يمكن أن تحدث ثورة في العديد من الصناعات الأخرى وتكون أكثر جدوى اقتصادية، حيث يمكن للنواقل الفائقة أن تستخدم لبناء أنظمة نقل فائقة السرعة، وعديمة الاحتكاك، مثل القطارات المرفوعة مغناطيسياً والهايبرلوب، وعلاوة على هذا، يمكن استخدامها أيضاً لزيادة فعالية شبكات نقل الطاقة الكهربائية بشكل كبير.
حالياً، تتسبب المواد المستخدمة لنقل الكهرباء من محطات توليد الطاقة إلى منازلنا بضياع 10% من الطاقة أثناء عملية النقل، غير أن النواقل الفائقة لن تتسبب بضياع أي مقدار من الكهرباء، وبالتالي يمكن لشركات الطاقة تزويدنا بالمزيد منها دون الحاجة إلى توليد المزيد من الكهرباء.
المانع الذي يعيق تحقيق كل هذه التطبيقات هو أن النواقل الفائقة التجارية يجب أن تبرد إلى 269.1 درجة مئوية تحت الصفر للوصول إلى حالة انعدام المقاومة الكهربائية، وهو أمر باهظ الثمن، ويستهلك الكثير من الطاقة.
وحتى أفضل النواقل الفائقة، والتي لا تزال قيد الاختبار في المخابر، لا تستطيع تحقيق الناقلية الفائقة في درجات حرارة أعلى من 70 درجة مئوية تحت الصفر. وما زال الباحثون يحاولون تقريب هذه الحرارة، والتي تسمى بالحرارة الحرجة، من درجة حرارة الغرفة.
وكان الباحثون سابقاً يظنون أن أفضل طريقة لرفع درجات الحرارة للناقلية الفائقة هي العثور على طريقة لتحريض حالة الناقلية الفائقة في مواد لا تتصف بهذه الخاصية.
وتتمثل الفكرة الحالية في إنه إذا أمكن جعل المواد العادية فائقة الناقلية، يمكن أن يفتح هذا المجال أمام جعل النواقل الفائقة تعمل في درجات حرارة أعلى.
والآن، خطَت جامعة هيوستن الخطوة الأولى، وذلك بتحريض الناقلية الفائقة في مرحلة تجتمع فيها حالتان من حالات المادة، وتعرف هذه المرحلة بالحد الفاصل، وتم تحقيق هذه الحالة في أرسنيد حديد الكالسيوم (CaFe2As2)، وهي مادة لا تتمتع بصفة الناقلية الفائقة.