ذوبان الإلكترونات المجمدة
ذوبان الإلكترونات: في المناطق الزرقاء تلتصق الإلكترونات (النقاط الحمراء) بالذرات على الشبكة الذرية (الدوائر الخضراء)، ويعني هذا أنه لا يوجد تيار. أما في المناطق الحمراء،فتضاف الذرات المنشطة أي (الدوائر السوداء)، وتمنح الإلكترونات ثقوبًا للانتقال واتباع سلوك السائل. ويتوقع الباحثون بأن المنطقة بأكملها تصبح مذابة، ونحصل على مواد فائقة الموصلية الكهربائية في درجاتل الحرارة العالية نسبيًا.
العلماء يتوصلون إلى التمثيل البصري لذوبان الإلكترونات المجمّدة
تمكن الفيزيائيون لأول مرة من التمثيل البصري «لذوبان» الإلكترونات الذي يحدث في نوع خاص من العوازل، ويؤدي إلى انتقال الإلكترونات بحرية، بحيثيصبح هذا العازل ناقلًا وكأنه معدن،بل ويمكن تحويله لاحقًا إلى موصل فائق. ونشرت هذه النتائج في صحيفة «نيتشرفيزكس-Nature Physics.»
تستطيع بعض المواد نقل التيارالكهربائي بسهولة أكبر من غيرها، فالمعادن مثلًا نواقل عامة، إذ تشكّل الإلكترونات داخل المعادن سائلًا إلكترونيًا يتدفق عبرالشبكة الذرية. وتوجد أنواع معينة من العوازل تبقى الإلكترونات فيها ملتصقة في مكانها على الشبكة الذرية; أي أن السائل الإلكتروني يكون فيها مجمّدًا، وتدعى هذه العوازل باسم «عوازل موت -Mott insulators.»وتمتاز هذه العوازل أنه بإمكانك استبدال بعض الذرات بذرات من مادة مختلفة، وهو يدعوه الفيزيائيون بالتنشيط (doping). ويؤديالتنشيط إلى «ذوبان» السائل الإلكتروني المجمد، لكن لم يكن أحد يعلم كيف تحصل هذه العملية.
ومؤخرًا اجتمع الفيزيائي «ميلان آلان،» مع المؤلفين «إيرين باتيستي» و«كوين باستيان،» وتوصلوا لأول مرة إلىتمثيل بصري لعملية إذابة الإلكترونات ضمن مجموعة من المواد تدعى «إريديت–Iridate.»واكتشفوا أن عملية الإذابة لا متجانسة جدًا، وتشكل بركًا بين المناطق المتجمدة، لا يتجاوز حجم البركة الواحد منها النانومتر.
وإضافة إلى معرفة كيفية سير هذه العملية الأساسية، أدى هذا الاكتشاف إلى إلقاء الضوء على لغز الموصلية الفائقة للكهرباء، وهي ظاهرة تنتقل فيها الإلكترونات بدون مقاومة. وتمثلالموصلية الفائقة عاملًا مهمًا جدًا لأنها تسمح بنقل الكهرباء من دون أي فقدان للطاقة. وقال آلان«وصلنا إلى قناعة أن هذا النوع من عمليات الإذابة هو شرط أساسي للحصول على موصل فائق فإذا تمكنّا من إذابة السائل الإلكتروني في كل أجزاء العينة فمن المحتمل أن تصبح مادة جديدة فائقة الموصلية للكهرباء.»
ترجمة: ناجية الأحمد
تدقيق: أحمد شهم شريف
