عادل الثبيتي
23-07-2007, 00:51
أضف طبقة من أوكسيد الألمنيوم الى بلورة من جزيئات الكربون المرتبة بشكل شبيه بكرة القدم والتي تعرف باسم «بكي بالز» (كرات مكونة من ستين جزيء كربون مصففة بشكل كرة قدم، سميت نسبة الى مكتشفها الباحث بكمنستر فولر)، وستحصل على موصل فائق يوصل الكهرباء بسهولة في حرارة «معتدلة» ودافئة نسبيا.
http://up.phys4arab.net/uploads/ee58f23d3d.jpg (http://up.phys4arab.net/)
بلورة كربون
وكان باحثون في مختبرات بيل في نيوجرسي، التابعة لشركة «لوسنت تكنولوجيز» الذين نشروا نتائج دراسة لهم نهاية العام الماضي، اعلنوا ان تركيب أوكسيد الألمنيوم مع «بكي بالز» يقود الى استمرار التوصيل الفائق في درجات تصل الى حوالي 94 درجة فوق الصفر المطلق. وما يزال يعتبر هذا ابرد بكثير من الحرارة المرتفعة التي يعمل فيها الموصل الفائق، ولكن العلماء يعتقدون انه يمكنهم تعديل بلورة «بكي بالز» لرفع حرارة الموصل الفائق ثمانين درجة أو أكثر. وتعتبر هذه الحرارة «دافئة» كفاية لتعمل موصلات «بكي بالز» الفائقة، بينما يتم تبريدها بالنيتروجين السائل عوضا عن الهيليوم الأغلى سعرا وبالتالي تتحسن إمكانيات الاستخدامات العملية لها.
موصلات فائقة وفي عام 1991 اكتشف علماء في مختبرات بيل والتي كانت جزءا من «ايه تي أند تي» أنه يمكن تحويل جزيئات الـ«بكي بالز» المكونة من ستين جزيء كربون مصففة بشكل كرة قدم إلى موصلات فائقة عند خلطها مع البوتاسيوم. وسميت «بكي بالز» نسبة لمكتشفها بكمنستر فولر. ويمكن للموصلات الفائقة توصيل الكهرباء دون أية مقاومة.
ولكن الـ«بكي بالز» تحولت لعازل عند وصول الحرارة لدرجة 427 تحت الصفر وقام البحث الإضافي برفع الحرارة حتى 400 تحت الصفر. وحتى هذا اعتبر إنجازا علميا ملحوظا لأن قدرات الموصلات الفائقة القصوى كانت تتحقق في حرارة 418 تحت الصفر. وللموصلات الفائقة التي تعمل على الحرارة المرتفعة والتي تعمل وفق نظام ما يزال غير مفهوم للعلماء، حرارة تحول حوالي 164 تحت الصفر. ولكن الموصلات الفائقة المرتفعة الحرارة والمصنوعة من أوكسيدات النحاس تكون هشة وسهلة الكسر. وقد تصبح موصلات «بكي بالز» الفائقة مستخدمة في بعض الاستخدامات ولكن توجد بعض المصاعب، اذ انها تتحلل عند التعرض للأوكسجين. وفي التجارب الأخيرة عوضا عن إضافة البوتاسيوم، تكون طبقة أوكسيد الألمنيوم بالإضافة لثلاثة أقطاب كهربائية ذهبية، جهازا إليكترونيا يعرف باسم ترانزستور التأثير-المجالي على سطح بلورة «بكي بالز» نقية. وأضاف البوتاسيوم إلكترونات حملت التيار الكهربائي بالانتقال من «بكي بال» إلى «بكي بال» أخرى. وبينت الحسابات النظرية أن «بكي بالز» قد تكون موصلات فائقة أحسن لو أمكن إزالة الإلكترونات عوضا عن إضافتها ولكن الـ«بكي بالز» لا تترك إلكتروناتها بسهولة.
وتمكن العلماء بفضل الترانزستور أن يضعوا مجالا كهربائيا، يمكنه سحب الإلكترونات بعيدا عن الـ«بكي بالز» أو إضافة إلكترونات لها. واكتشفوا انه بتغيير قوة المجال الكهربائي فان «بكي بالز» تصل أعلى حرارة توصيل فائق عندما يتم إزالة ثلاثة إلكترونات في المتوسط من كل «بكي بال».
وبينت الحسابات انه يمكن رفع الحرارة إذا تم وضع الـ«بكي بالز» على بعد أطول في ما بينها وذلك بوضع جزيئات أخرى بينها. ويقول الدكتور روبرت هادون الذي ترأس بحث في موصلات «بكي بالز» الفائقة في مختبرات بيل ويعمل الآن كأستاذ كيمياء وهندسة كيميائية في جامعة كاليفورنيا: «قد تكون النتيجة ضخمة جدا». وقال الدكتور بيرترام باتلوج رئيس فريق مختبرات بيل: «المبدأ سهل الفهم ولكن تطبيقه سيتطلب بعض الروح الإبداعية الكيميائية».
ويتوقع الدكتور جونارسون استخدام الـ«بكي بالز» كمفتاح بسيط، نظرا لتغيير المجال الكهربائي التابع للترانزستور للخواص الكهربائية في الـ«بكي بالز». فعند تشغيل المجال الكهربائي يمر التيار خلال الـ«بكي بالز»، وعند قطعه يتوقف. ويقول الدكتور هندريك شكون عالم فيزيائي في مختبرات بيل وعضو في فريق البحث: «في هذه النقطة لم نضع اعتبارا للاستخدامات المحتملة ومع وصل الترانزستور ببلورات عضوية أخرى يأمل العلماء في إيجاد موصلات فائقة أخرى تعمل على حرارة أعلى.
http://up.phys4arab.net/uploads/ee58f23d3d.jpg (http://up.phys4arab.net/)
بلورة كربون
وكان باحثون في مختبرات بيل في نيوجرسي، التابعة لشركة «لوسنت تكنولوجيز» الذين نشروا نتائج دراسة لهم نهاية العام الماضي، اعلنوا ان تركيب أوكسيد الألمنيوم مع «بكي بالز» يقود الى استمرار التوصيل الفائق في درجات تصل الى حوالي 94 درجة فوق الصفر المطلق. وما يزال يعتبر هذا ابرد بكثير من الحرارة المرتفعة التي يعمل فيها الموصل الفائق، ولكن العلماء يعتقدون انه يمكنهم تعديل بلورة «بكي بالز» لرفع حرارة الموصل الفائق ثمانين درجة أو أكثر. وتعتبر هذه الحرارة «دافئة» كفاية لتعمل موصلات «بكي بالز» الفائقة، بينما يتم تبريدها بالنيتروجين السائل عوضا عن الهيليوم الأغلى سعرا وبالتالي تتحسن إمكانيات الاستخدامات العملية لها.
موصلات فائقة وفي عام 1991 اكتشف علماء في مختبرات بيل والتي كانت جزءا من «ايه تي أند تي» أنه يمكن تحويل جزيئات الـ«بكي بالز» المكونة من ستين جزيء كربون مصففة بشكل كرة قدم إلى موصلات فائقة عند خلطها مع البوتاسيوم. وسميت «بكي بالز» نسبة لمكتشفها بكمنستر فولر. ويمكن للموصلات الفائقة توصيل الكهرباء دون أية مقاومة.
ولكن الـ«بكي بالز» تحولت لعازل عند وصول الحرارة لدرجة 427 تحت الصفر وقام البحث الإضافي برفع الحرارة حتى 400 تحت الصفر. وحتى هذا اعتبر إنجازا علميا ملحوظا لأن قدرات الموصلات الفائقة القصوى كانت تتحقق في حرارة 418 تحت الصفر. وللموصلات الفائقة التي تعمل على الحرارة المرتفعة والتي تعمل وفق نظام ما يزال غير مفهوم للعلماء، حرارة تحول حوالي 164 تحت الصفر. ولكن الموصلات الفائقة المرتفعة الحرارة والمصنوعة من أوكسيدات النحاس تكون هشة وسهلة الكسر. وقد تصبح موصلات «بكي بالز» الفائقة مستخدمة في بعض الاستخدامات ولكن توجد بعض المصاعب، اذ انها تتحلل عند التعرض للأوكسجين. وفي التجارب الأخيرة عوضا عن إضافة البوتاسيوم، تكون طبقة أوكسيد الألمنيوم بالإضافة لثلاثة أقطاب كهربائية ذهبية، جهازا إليكترونيا يعرف باسم ترانزستور التأثير-المجالي على سطح بلورة «بكي بالز» نقية. وأضاف البوتاسيوم إلكترونات حملت التيار الكهربائي بالانتقال من «بكي بال» إلى «بكي بال» أخرى. وبينت الحسابات النظرية أن «بكي بالز» قد تكون موصلات فائقة أحسن لو أمكن إزالة الإلكترونات عوضا عن إضافتها ولكن الـ«بكي بالز» لا تترك إلكتروناتها بسهولة.
وتمكن العلماء بفضل الترانزستور أن يضعوا مجالا كهربائيا، يمكنه سحب الإلكترونات بعيدا عن الـ«بكي بالز» أو إضافة إلكترونات لها. واكتشفوا انه بتغيير قوة المجال الكهربائي فان «بكي بالز» تصل أعلى حرارة توصيل فائق عندما يتم إزالة ثلاثة إلكترونات في المتوسط من كل «بكي بال».
وبينت الحسابات انه يمكن رفع الحرارة إذا تم وضع الـ«بكي بالز» على بعد أطول في ما بينها وذلك بوضع جزيئات أخرى بينها. ويقول الدكتور روبرت هادون الذي ترأس بحث في موصلات «بكي بالز» الفائقة في مختبرات بيل ويعمل الآن كأستاذ كيمياء وهندسة كيميائية في جامعة كاليفورنيا: «قد تكون النتيجة ضخمة جدا». وقال الدكتور بيرترام باتلوج رئيس فريق مختبرات بيل: «المبدأ سهل الفهم ولكن تطبيقه سيتطلب بعض الروح الإبداعية الكيميائية».
ويتوقع الدكتور جونارسون استخدام الـ«بكي بالز» كمفتاح بسيط، نظرا لتغيير المجال الكهربائي التابع للترانزستور للخواص الكهربائية في الـ«بكي بالز». فعند تشغيل المجال الكهربائي يمر التيار خلال الـ«بكي بالز»، وعند قطعه يتوقف. ويقول الدكتور هندريك شكون عالم فيزيائي في مختبرات بيل وعضو في فريق البحث: «في هذه النقطة لم نضع اعتبارا للاستخدامات المحتملة ومع وصل الترانزستور ببلورات عضوية أخرى يأمل العلماء في إيجاد موصلات فائقة أخرى تعمل على حرارة أعلى.