اكتشاف مادة بقدرات فائقة قد يحقق ثورة في الطاقة والإلكترونيات

توصل العلماء إلى مادة جديدة يتوقع أن تصنع استخداماتها تغيرات كبيرة في العالم بأسره. ويقول الباحثون إنهم صنعوا مادة ذات قدرة فائقة على توصيل أو نقل الكهرباء تعمل في درجات حرارة وضغط منخفضين، بما يكفي للاستفادة منها فعلياً في الاستخدامات العملية.

وتحقق هذا الإنجاز بعدما سعى العلماء طوال أكثر من قرن إلى ابتكار مادة قادرة على نقل الكهرباء من دون مقاومة، وتمرير المجالات المغناطيسية حول المادة.

وتسمح المادة بتطوير شبكات كهربائية قادرة على نقل الطاقة بسلاسة، موفرة ما يصل إلى 200 مليون ميغاواط في الساعة تذهب هدراً في الوقت الحالي [حول العالم] نتيجة قابلية المواد لمقاومة مرور التيار الكهربائي فيها [تحدث إعاقة المادة لمرور التيار الكهربائي سواء كانت من الموصلات أم غير الموصلات ولكن بدرجات مختلفة].

كذلك من شأنها أن تسهم بالاندماج النووي في عملية طال انتظارها وستضع في متناولنا حجماً غير محدود من الطاقة.

ويقترح الباحثون استخدامات أخرى لهذه المادة الفائقة التوصيل تشمل القطارات الحوامة العالية السرعة وأنواعاً جديدة من المعدات الطبية.

وتذكيراً، سبق أن أعلن فريق يقوده رانغا دياس، العالم نفسه الذي تولى الإشراف على هذا الاكتشاف، التوصل إلى تطوير اثنتين مشابهتين من المواد الفائقة التوصيل ولكنهما كانتا أقل ابتكاراً مقارنة بالمادة الجديدة، وجاء ذلك في ورقتين بحثيتين نشرتهما مجلتا "نيتشر"Nature  و"فيزيكال ريفيو ليترز"Physical Review Letters  ، ولكن محرري "نيتشر" سحبوا الورقة العلمية التي كانت نشرتها المجلة بعدما أثيرت تساؤلات في شأن النهج الذي اتبعه العلماء.

هذه المرة، كما يقول البروفيسور دياس وفريقه، اتخذ العلماء خطوات إضافية كي يتجنبوا أي نقد مماثل وسعوا إلى تأكيد صحة تلك الورقة السابقة مستخدمين بيانات جديدة جمعوها خارج المختبر في وجود فريق من العلماء يراقب العملية أثناء حدوثها مباشرة، ونهضوا بعملية مماثلة من أجل البحث الجديد.

هذا وتناولت المادة الجديدة ورقة بحثية بعنوان "دليل الموصلية الفائقة شبه المحيطية في هيدريد اللوتيشيوم المطعم بالنيتروجين" نشرت في مجلة "نيتشر" الجمعة الماضية.

وأُطلق على المادة اسم "المادة الحمراء" بسبب لونها وكإشارة إلى مادة كانت ذكرت في فيلم الخيال العلمي "ستار تريك"، وحصلت على الاسم خلال عملية صنعها عندما اندهش العلماء بتحولها إلى "لون أحمر شديد السطوع" خلال العملية.

ونجح البروفيسور دياس وفريقه في صنع المادة باستخدام اللوتيشيوم، أحد العناصر الأرضية النادرة بعد مزجه بالهيدروجين وقليل من النيتروجين، وتركوا هذه المواد تتفاعل طوال يومين أو ثلاثة أيام في درجات حرارة عالية.

وبعد انقضاء المدة المطلوبة كانت النتيجة مركباً باللون الأزرق الغني، وفق الورقة البحثية، ولكن بعد تعريضه للضغط بدرجة عالية جداً تحول من اللون الأزرق إلى الوردي عند بلوغه درجة الموصلية الفائقة، ثم عاد المركب للّون الأحمر الزاهي ثانية في حاله المعدنية غير الفائقة التوصيل.

ولكن كي تعمل المادة بالشكل المطلوب فلا بد من تسخينها حتى 20.5 درجة مئوية وتعريضها لضغط قدره 145 ألف رطل لكل بوصة مربعة، ولكن الرقمين المذكورين أقل حدة كثيراً مقارنة مع المواد الأخرى المماثلة ومن بينها التي كشف عنها دياس عام 2020 وأثارت يومذاك شكوك العلماء وتساؤلاتهم.

ويبدو أن المادة عملية جداً إلى حد أن أن الباحثين المشاركين يقولون إنها ستمثل عصراً جديداً في الاستخدام العملي للمواد الفائقة التوصيل.

وفي تصريح أدلى به في هذا المجال قال البروفيسور دياس إن "الطريق إلى الإلكترونيات الاستهلاكية الفائقة التوصيل وخطوط نقل الطاقة ووسائل النقل، علاوة على التحسينات الكبيرة التي ستشهدها عمليات الحصر المغناطيسي في مجال الاندماج النووي، أصبح حقيقة واقعة، ونعتقد أننا الآن في عصر التوصيل الفائق الحديث."

وربما تشمل هذه التطبيقات العملية استخدام المادة بغرض تسريع عجلة صناعة "أجهزة توكاماك" التي يعكف العلماء على تطويرها من أجل تحقيق الاندماج النووي.