اختراق علمي صيني: مادة ثورية فائقة التوصيل ذات خصائص حطمت الأرقام القياسية – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Chinese Breakthrough: Revolutionary Superconducting Material With Record-Breaking Properties
(HEFEI INSTITUTES OF PHYSICAL SCIENCE, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES – بواسطة: معاهد هفي للعلوم الفيزيائية والأكاديمية الصينية للعلوم)

ملخص المقالة:

اكتشف باحثون صينيون مادة جديدة فائقة التوصيل، تُظهر درجة حرارة انتقالية فائقة التوصيل محطمة الأرقام القياسية، ويفتح هذا الاكتشاف إمكانيات جديدة لتطوير أبحاث المو

صلية الفائقة وتطوير مركبات ذات درجات حرارة عالية فائقة الموصلية مع تحسين الأداء.( المقالة )

يسجل الاكتشاف المذهل لمادة جديدة فائقة التوصيل رقمًا قياسيًا جديدًا للموصلات الفائقة من كبريتيد الفلز الانتقالي مع درجة حرارة انتقالية تبلغ 11.6 درجة كلفن وكثافة تيار حرجة عالية، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في تطوير الموصلات الفائقة.

بدعم من أنظمة النقل الكهربائي والقياس المغناطيسي لمرفق المجال المغناطيسي العالي الثابت (Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF))، اكتشف فريق بحث من معاهد هفي للعلوم الفيزيائية (Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS))، التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم (Chinese Academy of Sciences (CAS))، مادة جديدة فائقة التوصيل [ذات الصيغة الكيميائية] (InSe2)_xNbSe₂ ^[1]، التي تمتلك بنية شبكية فريدة من نوعها. وتصل درجة الحرارة الانتقالية فائقة التوصيل لهذه المادة إلى 11.6 درجة كلفن، مما يجعلها موصلًا فائقًا لكبريتيد الفلز الانتقالي مع أعلى درجة حرارة انتقالية تحت الضغط المحيط.

وقد نشرت النتائج في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية (Journal of the American Chemical Society).

تطوير أبحاث الموصلات الفائقة

حظيت مواد ثنائي كالكوجينيد الفلز الانتقالي^[2] (Transition-metal dichalcogenide – TMD or TMDC) بالكثير من الاهتمام بسبب التطبيقات العديدة في مجالات الحفز الكيميائي وتخزين الطاقة والدوائر المتكاملة. ومع ذلك، فإن درجات الحرارة الانتقالية فائقة التوصيل المنخفضة نسبيًا لموصلات ثنائي كالكوجينيد الفلز الانتقالي الفائقة قد حدت من استخدامها المحتمل.

 وفي هذه الدراسة، نجح العلماء في تصنيع مادة جديدة فائقة التوصيل بالصيغة الكيميائية (InSe2)_xNbSe₂. وعلى عكس الظروف التقليدية حيث يتم إدخال الذرات المعزولة في فجوات فان دي فال (van de Waals) للمواد ذات الأبعاد المنخفضة، ففي مركب (InSe2)_xNbSe₂، تم العثور على ذرات الإنديوم المقحمة لتشكل سلاسل ثنائي سيلينايد الإنديوم ( InSe₂ ) المستعبدة المترابطة.

خصائص فائقة التوصيل تحطم الأرقام القياسية

“تتمتع هذه المادة بدرجة حرارة انتقالية عالية جدًا بين جميع الموصلات الفائقة لثنائي كالكوجينيد الفلز الانتقالي”،  قال البروفيسور تشانغجين زهانغ الذي قاد الفريق، وأضاف: “ويظهر كثافة تيار حرجة مثيرة للإعجاب”.

ويمكن أن تصل درجة حرارة الانتقال فائقة التوصيل لعينة (InSe₂)_0.12NbSe₂ إلى 11.6 درجة كلفن عند الضغط المحيط، وهو أعلى بنسبة 60% من درجة حرارة ثنائي سيلينايد النايوبيوم (NbSe₂) الأصلية.

وعلاوة على ذلك، يُظهر الموصل الفائق (InSe₂)_xNbSe₂ كثافة تيار حرجة كبيرة تبلغ 8 × 10⁵ أمبير/سم²، وهي أيضًا الأعلى بين جميع موصلات ثنائي كالكوجينيد الفلز الانتقالي الفائقة. كثافة التيار الحرجة قابلة للمقارنة مع الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية مثل النحاسات والمركبات القائمة على الحديد، مما يدل على آفاق تطبيقها الجيدة.

ويفتح هذا الاكتشاف إمكانيات جديدة لتطوير أبحاث الموصلية الفائقة وتطوير مركبات ذات درجات حرارة عالية فائقة الموصلية مع تحسين الأداء، وفقًا للفريق.

*تمت الترجمة بتصرف

المرجع: “Enhanced Superconductivity and Critical Current Density Due to the Interaction of InSe2 Bonded Layer in (InSe₂)_0.12NbSe₂” by Rui Niu, Jiayang Li, Weili Zhen, Feng Xu, Shirui Weng, Zhilai Yue, Xiangmin Meng, Jing Xia, Ning Hao and Changjin Zhang, 5 January 2024, Journal of the American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.3c09756

المصدر:

https://scitechdaily.com/chinese-breakthrough-revolutionary-superconducting-material-with-record-breaking-properties/

الهوامش:

[1] الصيغة الكيميائية لمركب (InSe₂)_xNbSe₂ : In  هو الرمز الكيماوي لعنصر انديوم، و Se  هو الرمز الكيماوي لعنصر سيلينيوم، و Nb  هو الرمز الكيماوي لعنصر نايوبيوم، وأما مركب (InSe2)_xNbSe₂ فيمكن نطقه [Non-stoichiometric copound of idium de-delenide in niobium de-selinide] أي مركب كسري من الإنديوم ثنائي السيلينايد في النايوبيوم ثنائي السيلينايد كما أفادني أحد المختصين برجوعه الى محرك غوغل للبحث.

[2] الطبقات الأحادية لثنائي كالكوجينيد الفلز الانتقالي (Transition-metal dichalcogenide – TMD or TMDC) عبارة عن أشباه موصلات رفيعة ذريًا من النوع ) (MX₂، مع (M) ذرة فلز انتقالي (موليبدنوم Mo، تنجستن W، إلخ.) و(X) ذرة كالكوجين (كبريت S، سيلينيوم Se، أو تيلوريوم Te). تقع طبقة واحدة من ذرات (M) بين طبقتين من ذرات (X). إنها جزء من عائلة كبيرة مما يسمى بالمواد ثنائية الأبعاد، وقد سميت بهذا الاسم للتأكيد على رقتها غير العادية. على سبيل المثال، يبلغ سمك الطبقة الأحادية كبريتيد الموليبدنوم (MoS₂ 6.5) أنجستروم فقط. السمة الرئيسية لهذه المواد هي تفاعل الذرات الكبيرة في البنية ثنائية الأبعاد بالمقارنة مع ثنائي كالكوجينيدات الفلز الانتقالي من الصف الأول، على سبيل المثال، يُظهر ثنائي تيلوريوم التنجستن ( WTe₂ ) مقاومة مغناطيسية عملاقة شاذة وموصلية فائقة. ويكيبيديا