شارك
الرئيسيةما هي الموصلية الفائقة؟
من الممكن وصف الموصلية (الناقلية) الفائقة، بأنها الاختفاء التام للمقاومة الكهربائية في المواد الصلبة المختلفة، عندما يتم تبريدها تحت درجة حرارة معينة. تختلف درجة الحرارة هذه، التي تسمى درجة حرارة الموصلية (الحرجة)، باختلاف المواد ولكنها عموماً تقل عن 20 كلفن أو -253 درجة مئوية، وبمجرد خفض درجة حرارة المادة تحت هذه الدرجة تصبح فائقة الموصلية.
متى كانت أول ملاحظة لظاهرة الموصلية الفائقة؟
اكتشف الفيزيائي الهولندي هايك كامرلينج أونز وفريقه في عام 1911 أثناء دراسة خصائص المادة عند درجة حرارة منخفضة جداً، أن المقاومة الكهربائية للزئبق تصبح صفراً عند درجة حرارة (-269 درجة مئوية)، كانت هذه أول ملاحظة لظاهرة الموصلية الفائقة.
ما هي أبرز الأمثلة عن الموصلات الفائقة؟
من الأمثلة البارزة على الموصلات الفائقة هناك: الألمنيوم والنيوبيوم وثنائي بوريد المغنيزيوم والنحاسات مثل أكسيد الإيتريوم الباريوم والنحاس وبنيكتيدات الحديد. تصبح هذه المواد فائقة التوصيل فقط عند درجة الحرارة الموصلية وما دونها.
تستطيع الموصلات الفائقة أن تحمل تياراً مرتفع الشدة، عادةً في نطاق بضعة آلاف من الأمبيرات، مقارنة بأقل من 1000 أمبيراً في الكابلات التقليدية.
ما هي استخدامات الموصلات الفائقة؟
- نقل الكهرباء بكفاءة.
- التحليق (الحومان) المغناطيسي.
- التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).
- السنكروترونات والسيكلوترونات (مصادمات الجسيمات).
- المفاتيح الإلكترونية سريعة.
- الحواسيب الكمومية.
كيف استطاعت الموصلية الفائقة أن تحتل مكانة مرموقة في الوسط العلمي؟
مُنحت خمس جوائز نوبل في الفيزياء للأبحاث في الموصلية الفائقة ويعد هذا رقماً مميزاً، وتلك الجوائز كانت من نصيب العلماء التاليين في هذه الأعوام:
- 1913 هايك كامرلينج أونز، عن اكتشافه حالة جديدة للمادة في درجة حرارة المنخفضة.
- 1972 جون باردين وليون ن. كوبر وجيه. روبرت شريفير، عن نظرية الموصلية الفائقة.
- 1973 ليو إيساكي وإيفار جيايفر وبريان دي جوزيفسون، عن تطبيق الناقلية في الموصلات الفائقة.
- 1987 جورج بيدنورز وأليكس ك. مولر، من أجل اكتشاف الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية.
- 2003 ألكسي أبركوسوف وفيتالي جينزبرغ وأنتوني ليكيت، لمساهماتهم الرائدة في نظرية الموصلات الفائقة والموائع الفائقة
لماذا لا نرى الموصلات الفائقة في التكنولوجيا اليومية؟
من أهم سلبيات الموصلات الفائقة أنها تعمل فقط عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة الموصلية، ويتطلب إبقاؤها بدرجة حرارة أقل من درجة الحرارة هذه الكثير من تقنيات التبريد الشديد الباهظة الثمن، ولهذا السبب لا تظهر الموصلات الفائقة في معظم الإلكترونيات اليومية.
كيف تستخدم الموصلات الفائقة في الحوسبة؟
غالباً ما يتم تطبيق الحوسبة فائقة التوصيل على الحواسيب الكمومية، وهي آلات تستخدم خصائص فيزياء الكم لتخزين البيانات وإجراء العمليات الحسابية، يمكن أن يكون هذا مفيداً للغاية في إنجاز مهام معينة، حيث يمكن أن تتفوق بشكل كبير حتى على أفضل أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحالية.