(أخبار Nanowerk) الهيدروجين (مثل الكثير منا) يتصرف بشكل غريب تحت الضغط. تتنبأ النظرية أنه عندما يتم سحقه بوزن يزيد عن مليون مرة من غلافنا الجوي، فإن هذا العنصر الخفيف والوفير والغازي عادة يصبح في البداية معدنًا، والأكثر غرابة، موصلًا فائقًا - مادة توصل الكهرباء بدون مقاومة. لقد كان العلماء حريصين على فهم وتسخير المركبات فائقة التوصيل الغنية بالهيدروجين، والتي تسمى الهيدريدات، للتطبيقات العملية - من القطارات المعلقة إلى أجهزة كشف الجسيمات. لكن دراسة سلوك هذه المواد وغيرها تحت ضغوط هائلة ومستمرة هي أبعد ما تكون عن العملية، وقياس تلك السلوكيات بدقة يتراوح بين الكابوس والمستحيل. كما فعلت الآلة الحاسبة في العمليات الحسابية، وكما فعلت ChatGPT لكتابة مقالات مكونة من خمس فقرات، يعتقد باحثو جامعة هارفارد أن لديهم أداة أساسية لحل المشكلة الشائكة المتمثلة في كيفية قياس وتصوير سلوك الموصلات الفائقة الهيدريد عند الضغط العالي. النشر في الطبيعة ("تصوير تأثير مايسنر في الموصلات الفائقة الهيدريد باستخدام أجهزة الاستشعار الكمومية") ، فقد أبلغوا عن دمج أجهزة الاستشعار الكمومية بشكل إبداعي في جهاز قياسي يحفز الضغط، مما يتيح قراءات مباشرة للخصائص الكهربائية والمغناطيسية للمادة المضغوطة.
عرض فني لمراكز النيتروجين الشاغرة في خلية سندان الماس، والتي يمكنها اكتشاف طرد المجالات المغناطيسية بواسطة موصل فائق الضغط العالي. (الصورة: Ella Marushchenko) جاء الابتكار نتيجة تعاون طويل الأمد بين أستاذ الفيزياء نورمان ياو '09، دكتوراه. '14، وأستاذ جامعة بوسطن وزميل ما بعد الدكتوراه السابق بجامعة هارفارد كريستوفر لومان '03، الذين انفصلوا معًا عن خلفياتهم النظرية إلى الاعتبارات العملية لقياس الضغط العالي منذ عدة سنوات.
الطريقة القياسية لدراسة الهيدريدات تحت ضغوط شديدة هي باستخدام أداة تسمى خلية السندان الماسية، والتي تضغط كمية صغيرة من المادة بين واجهتين من الماس المقطوع بشكل رائع. لاكتشاف متى تم سحق العينة بدرجة كافية لتصبح فائقة التوصيل، يبحث الفيزيائيون عادةً عن توقيع مزدوج: انخفاض المقاومة الكهربائية إلى الصفر، بالإضافة إلى تنافر أي مجال مغناطيسي قريب، المعروف أيضًا باسم تأثير مايسنر (وهذا هو السبب في أن الموصل الفائق الخزفي، عند تبريده بالنيتروجين السائل، سوف يحوم فوق المغناطيس).
المشكلة تكمن في التقاط تلك التفاصيل. من أجل تطبيق الضغط المطلوب، يجب تثبيت العينة في مكانها بواسطة حشية توزع السحق بالتساوي، ثم يتم وضعها في غرفة. وهذا يجعل من الصعب "رؤية" ما يحدث في الداخل، لذلك اضطر الفيزيائيون إلى استخدام حلول بديلة تتضمن عينات متعددة لقياس التأثيرات المختلفة بشكل منفصل.
وقال ياو: "كان مجال الهيدريدات فائقة التوصيل مثيراً للجدل بعض الشيء، ويرجع ذلك جزئياً إلى أن تقنيات القياس عند الضغوط العالية محدودة للغاية". "المشكلة هي أنه لا يمكنك فقط وضع جهاز استشعار أو مسبار في الداخل، لأن كل شيء مغلق ويتعرض لضغوط عالية جدًا. وهذا يجعل الوصول إلى المعلومات المحلية من داخل الغرفة أمرًا صعبًا للغاية. ونتيجة لذلك، لم يلاحظ أحد حقًا التوقيعات المزدوجة للموصلية الفائقة في عينة واحدة. لحل هذه المشكلة، صمم الباحثون واختبروا تعديلًا ذكيًا: قاموا بدمج طبقة رقيقة من أجهزة الاستشعار، المصنوعة من العيوب التي تحدث بشكل طبيعي في الشبكة البلورية الذرية للماس، مباشرة على سطح سندان الماس. استخدموا هذه المستشعرات الكمومية الفعالة، والتي تسمى مراكز الشغور النيتروجينية، لتصوير المناطق داخل الغرفة أثناء تعرض العينة للضغط وعبورها إلى منطقة فائقة التوصيل. ولإثبات فكرتهم، استخدموا هيدريد السيريوم، وهي مادة معروفة بأنها موصلة للكهرباء عند ضغط جوي يصل إلى مليون ضغط جوي، أو ما يسميه الفيزيائيون نظام ميجابار.
يمكن للأداة الجديدة أن تساعد هذا المجال، ليس فقط من خلال تمكين اكتشاف هيدريدات جديدة فائقة التوصيل، ولكن أيضًا من خلال السماح بالوصول بسهولة إلى تلك الخصائص المرغوبة في المواد الموجودة، لمواصلة الدراسة.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64751.php
