אחת הבעיות הגדולות שכל החומרים בהם אנו משתמשים כדי להוביל זרם חשמלי ממקום אחד למשנהו נוכחים כיום עמידות של חומרים אלה. כדי לקבל מושג, מושג זה יהיה דומה מאוד לחיכוך, למשל, גלגל מציג כאשר הוא מסתובב על הקרקע, מה שמאט אותו עד שהוא נעצר.
זו בעיית ההתנגדות שמציגים החומרים בהם אנו משתמשים להובלת חשמל ממקום למקום אחר. במקרה הספציפי של התנגדות חשמלית, זה ה עוצמה הפוכה שמציג חומר כאשר אלקטרונים מתחילים לנוע דרך ה- ושהם מונעים מאותו מספר אלקטרונים להגיע לסוף דרכם שהתחיל מהקצה הנגדי.
מה הם מוליכי על? מדוע הם כל כך מעניינים?
מוליכי-על הם בעצם חומרים בעלי אחד המאפיינים הנדירים ביותר שהצלחנו למצוא ובאותה עת אחד הנחשקים ביותר, כמו העובדה שכמעט ואין להם עמידות בפני מעבר החשמל דרכם. בעיקרון כאשר חשמל עובר דרך מוליכי העל האלה האלקטרונים מקובצים בזוגות ועוברים דרך החומר מבלי שמשהו יצליח לעצור אותם.
למרות העובדה שאנו יודעים את קיומה ואנחנו יודעים להשיג אותם, הבעיה הגדולה שעומדת בפני כל המדענים כיום היא שכדי שהיא תתקיים, על חומרים אלה להיות נתונים לתנאים קיצוניים של לחץ גבוה וטמפרטורות נמוכות. באופן ספציפי, הרוב המכריע של החומרים צריכים להיות בטמפרטורה קרובה מאוד לאפס המוחלט כדי להציג את המאפיינים של מוליך-על, דבר שכפי שאתה חושב, לא ניתן לשמור עליו לאורך זמן.
חוקרים רבים עובדים על פיתוח חומרים בעלי תכונות מוליכות-על בטמפרטורת החדר
בשל המאפיינים של מוליכי העל ככאלה, היו חוקרים רבים שהקדישו למעשה את הקריירה שלהם בחיפוש וגילוי כיצד נוכל ליצור חומר שבטמפרטורת החדר יש לו תכונות אלה. כעת נראה כי צוות חוקרים ממכון סקולטק למדע וטכנולוגיה הצליח למצוא את מה שנראה מפתח לפיתוח מוליכי על המסוגלים לפעול בטמפרטורת החדר.
בעיקרון הרעיון של הצוות בראשות הכימאי ארטם אוגנוב היה להתבונן ולמצוא את התבנית שגרמה לאקטינידים הקיימים בטבלה המחזורית, באופן ספציפי קבוצה של 15 מתכות עם מספרים אטומיים שבין 89 ל 103 מציגות תכונות מוליכות-על בתנאים מסוימים. לצורך ביצוע עבודה זו, הצוות פיתח אלגוריתם המסוגל לנתח באופן אוטומטי את הסדר האטומי של אקטינידים, וכתוצאה מכך ניתן לשלב אקטינידים בצורה טובה יותר עם מימן כדי להיות יעילים יותר כמוליך-על.
עד כה, מוליך העל הידוע ביותר היה מימן גופרתי
בשלב זה, אמור לך שעד היום, או לפחות עד שצוות החוקרים שעובד היום על פרויקט זה הצליח לפתח את הגרסה הראשונה נטולת השגיאות של האלגוריתם שלה, הרישום של מוליך העל המסוגל לעבוד בטמפרטורה הגבוהה ביותר היה מוחזק על ידי מימן גופרתי, חומר המציג תכונות אלה במינוס 70 מעלות צלזיוס ובלחץ של 1,5 מיליון אטמוספרות. כפי שאתה יכול לראות, שמירה על מאפיינים אלה מחוץ לסביבת מעבדה היא כמעט בלתי אפשרית.
הודות לאלגוריתם שהוצג זה עתה, רשומה זו ממש הושחתה עם אקטניום הידרט המסוגל להציג את המאפיינים של מוליך-על בטמפרטורה של מינוס 20 מעלות צלזיוס. למרות הכל, כדי לתפקד זה עדיין צריך להיות בלחץ גבוה מאוד, אם כי האמת היא שאנחנו קרובים צעד נוסף למציאת אותו מוליך-על המסוגל לפעול בטמפרטורת החדר.
מידע נוסף: מדע