الصورة لحساب: مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL)

إن الليزر النبضي، مادةٌ خاصةٌ، ذي خاصيةٍ استثنائيةٍ تبدو غير مفهومةٍ، وهذه هي العناصر الرئيسية التي تظهر من بحثٍ أجراه فريقٌ دوليٌ، بتنسيقٍ من ميشيل فابريزيو (Michele Fabrizio)، يضم هذا الفريق أندريا نافا (Andrea Nava)، وإريو توساتي (Erio Tosatti) من شركة (SISSA)، وهي المدرسة الدولية للدراسات المتقدمة في إيطاليا، وكلاوديو جيانيتي (Claudio Giannetti) من الجامعة الكاثوليكية في بريشيا (Università Cattolica di Brescia) في إيطاليا، وأنطوان جورجس (Antoine Georges) من كلية فرنسا (Collège de France) في باريس، وقد نُشرت نتائج دراستهم مؤخرًا في مجلة نايتشر فيزيكس (Nature Physics).

إن العنصر الرئيسي للدراسة، هو مركبٌ من الجزيء الأكثر تماثلًا الموجود في الطبيعة، المعروف اختصارًا بـ (كرة بوكي)، وهو جزيء فوليرين، وهو مركبٌ كيميائيٌ له الصيغة (C60).

ومن المعروف جيدًا أن هذا المركب، مع الصيغة الكيميائية (K3C60)، يمكن أن يتصرف بصفته موصلًا فائقًا، أي السلوك دون تبديد الطاقة، تحت درجة حرارةٍ حرجةٍ تبلغ (20) درجة كلفن، أي حوالي (253 درجةً مئويةً) تحت الصفر.

وقد تم مؤخرًا اكتشاف أن مركب (K3C60) قادرٌ على التحول إلى موصلٍ فائق درجة الحرارة عندما تضربه نبضة ليزرٍ قصيرةٍ للغاية، وهذه المادة تأخذ على خصائص فائقة التوصيل – ولو لفترةٍ وجيزةٍ للغاية – تصل إلى درجة حرارة (73 درجةٍ مئويةٍ) تحت الصفر، أي ما يقارب الـ (100 درجةٍ) فوق درجة حرارة التوازن الحرج، والبحث الذي نشره العلماء يفسر سبب هذا السلوك الغامض فقط.

إن K3C60) ) مركب تتعايش فيه الخصائص الجزيئية البحتة جنبًا إلى جنبٍ مع الخصائص المعدنية، وهي سمةٌ مشتركةٌ بين ما يسمى بالمواد (المترابطة بقوة)، ووفقًا لنظريةٍ وضعها الباحثون في هذه الدراسة، يخلق شعاع الليزر الإثارة الجزيئية عالية الطاقة، ومن أجل القيام بذلك، يجب أن يمتص الحرارة من عنصرٍ معدنيٍ منخفض الطاقة، ومن ثم يبرد، وكما هو على وجه التحديد العنصر المعدني المشارك في التوصيل، قد يؤدي التبريد إلى مرحلة التوصيل الفائق على الرغم من أن درجة الحرارة الخارجية أعلى من درجة الحرارة الحرجة.

ويفسر الباحثون، بقولهم: “إنه مثال على تبريد الليزر، ولكن مع آلية تشغيلٍ جديدةٍ لم تكن قد اقتُرحت حتى الآن، وحقيقة أن نبض الليزر يمكن أن يغير خصائص المواد تغييرًا عابرًا هو ملاحظة هامة، قد توفر إمكانية تصنيع الأجهزة الإلكترونية التي تتغير خصائصها مع استخدام الضوء، كما لو كان مفتاحًا كهربائيًا، والواقع أن السيطرة فائقة السرعة على موادٍ مع مصادر إضاءة، هي من الأهمية الكبيرة حاليًا للمجتمع العلمي، وللتشعبات التكنولوجية المحتملة لهذه التطبيقات”.

  • ترجمة : أحمد صفاء.
  • تدقيق: رجاء العطاونة
  • تحرير: ناجية الأحمد
  • المصدر