محققان موفق به کشف حالت جدیدی از ماده شدند
در زندگی روزمره با سه نوع از ماده سر و کار داریم، جامد، مایع و گاز. بعدها دانشمندان حالتی دیگری را با نام پلاسما به این سه نوع اضافه کردند تا به امروز که از ماده‌ای صحبت می‌کنیم که در هیچ کدام از این چهار دسته قرار نمی‌گیرد. تیمی بین‌المللی از دانشمندان موفق به کشف فازی از ماده شده‌اند که می‌تواند هم عایق باشد و هم ابررسانا و یا خواص فلزی و آهنربایی را از خود نشان دهد.
در صورت تأیید، کشف این ماده درهای جدیدی را به سوی دانشمندان و توسعه دهندگان تکنولوژی خواهد گشود. دانشمندان برای رسیدن به خواص ابر رسانایی باید برخی از مواد را تا دمای بحرانی یعنی ۲۴۳.۲- درجه‌ی سانتیگراد سرد کنند تا بتوانند برق را بدون مقاومت، یعنی بدون ایجاد گرما یا صدا یا هر نوع دیگری از انرژی در طول مسیر جابه‌جا کنند. اما در بعضی از مواد خاصیت ابررسانایی در دماهای بالاتر یعنی ۱۳۵- درجه نیز دیده می‌شود. اگر بتوان این مانع یعنی نیاز به رسیدن تا حرارت بحرانی را از میان برداشت و ابررسانایی در دمای محیط تولید شود، ابررسانایی دمای بالا انقلابی در تکنولوژی ایجاد خواهند کرد.
هنگامی که از حالات ماده صحبت می‌کنیم سه حالت اصلی و شاید پلاسما را در طبیعت بتوانیم ببینیم، اما دانشمندان در آزمایشگاه‌های فیزیک بر روی فازهای عجیبی مانند ماده‌ی تباهیده، ابرشاره، ابر جامد، چگالش بوز-اینشتاین و پلاسمای کوارک گلوئون کار می‌کنند. تیمی از شیمیدان‌ها به سرپرستی کاسماس پرازیدس از دانشگاه توکوهوی ژاپن توانستند فاصله‌ی بین مولکول‌های کربن ۶۰ را با اضافه کردن روبیدیوم تغییر دهند و ماده را مجبور به تشکیل ساختار کریستالی جدیدی بکنند. مولکول‌های کربن ۶۰ که بیشتر به نام توپ‌های باکی شناخته می‌شود پس از گرفتن این ساختار کریستالی رفتاری ترکیبی از عایق، ابر رسانا، فلز و فاز مغناطیسی از خود نشان دادند. این تیم برای این ماده نام تجاری یان-تلر را برگزیده‌اند؛ اثری به نام یان-تلر بیان کننده‌ی حالتی در شیمی است که با فشار می‌توان آرایش هندسی مولکول‌ها و یون‌ها را تغییر داده و حالات رسانایی الکترونیکی متفاوتی به وجود آورد. این حالت جدید از ماده به دانشمندان اجازه می‌دهد به سادگی و با اضافه کردن فشار یک عایق را به هادی الکتریسیته تبدیل کنند. اضافه کردن فشار همان کاری است که اتم‌های روبیدیوم انجام می‌دهند. هنگامی که درباره‌ی اضافه کردن فشار صحبت کردیم، وارد کردن نیرویی زیاد در ذهن مجسم می‌شود که جسم را لِه کرده و مولکول‌ها را مجبور به نزدیک‌تر شدن به هم کند، اما دانشمندان این اعمال فشار را به صورت شیمیایی انجام می‌دهند، آن‌ها با اضافه کردن چیزی به ماده بین مولکول‌ها موانعی می‌سازند و مولکول‌هایی جدید را در فضاهای خالی به وجود آمده قرار می‌دهند که باعث نزدیک‌تر شدن فاصله‌ی اتم‌ها به هم می‌شود.
کریستال‌های یان-تلر
آنچه در تصویر بالا می‌بینید ساختار کریستالی ابر رسانای fulleride مولکولی متشکل از ۶۰ اتم کربن است که در ساختاری شبیه به توپ فوتبال در کنار هم چیده شده‌اند و فضاهای خالی به وسیله‌ی یون‌های فلزی قلیایی (کره‌ی آبی رنگ) اِشغال شده است. یون‌های فلز قلیایی روبیدیوم با اِشغال فضاهای خالی فاصله‌ی بین توپ‌های باکی را تغییر می‌دهند و به این صورت بالاترین درجه حرارت لازم برای شروع ابررسانایی ۳۵ درجه‌ی کلوین یا ۲۳۸.۱۵- درجه‌ی سانتیگراد می‌شود. البته هنوز هم این دمایی بسیار سرد است اما همین چند درجه بهبود نیز بسیار ارزشمند است.
اتفاقی که در فلز یان-تلر افتاده این است که با اعمال شدن این فشار شیمیایی تا مدتی نارسانا تبدیل به فلزی رسانای الکتریسیته می‌شود تا مولکول‌ها دوباره به ساختار قبلی خود باز گردند. بنابراین بین زمانی که ماده می‌خواهد همچون یک نارسانا عمل کند ولی الکترون‌ها هنوز آزادانه در سراسر ماده حرکت می‌کنند یک همپوشانی به وجود می‌آید، این مرحله‌ی گذار بین فازهای عایق و هادی چیزی است که قبلاً در هیچ ماده‌ای دیده نشده است. با بررسی این حالت ممکن است راهی برای تبدیل نارسانا به ابررسانا در دمای محیط به دست آید. به نظر می‌رسد با این روش توپ‌های باکی در دمای بحرانی بالاتر بتوانند خواص سوپر رسانایی را به دست بیاورند. ارتباط بین نارسانای والد، حالت فلزی بالاتر از دمای بحرانی و چیدمان اتم‌ها در حالت ابررسانایی سؤال کلیدی در رسیدن به این ابررسانای غیر معمول خواهد بود. هنوز تحقیقات زیادی بر روی این حالت از ماده و درک مکانیزم درگیر در تغییر دمای بحرانی آن در حال انجام است که نشان می‌دهد در آینده‌ای نزدیک شاهد استفاده از این ماده‌ی انقلابی در صنعت نخواهیم بود.
منبع:زومیت
