الجرافين - المادة العجيبــة - تتحول إلى مادة فائقة الموصلية، أخيراً

الجرافين - المادة العجيبــة - تتحول إلى مادة فائقة الموصلية، أخيراً

أخيراً، تمكن باحثون يابانيون من تحويل الجرافين - المادة العجيبة - إلى مادة ائقة الموصلية، وهذا يعني أن الكهرباء ستنتقل عبره بلا مقاومة على الاطلاق. وهذه الخاصية ستضاف إلى قائمة الخواص المبهرة التي يتمتع بها الجرافين؛ أقوى من الفولاذ، صلب كالماس، ومرن لدرجة لا تصدق.

أن تكون المادة فائقة الموصلية هو شيء فائق الأهمية؛ فشركات الطاقة حالياً تخسر ما معدله 7% من انتاجها بسبب الحرارة الناتجة عن مقاومة اسلاك التوصيل لمرور الكهرباء فيها، وهذا يعني طاقة ضائعة وكفاءة أقل.

قبل أن تأخذنا الحماسة علينا أن نعرف أن الجرافين تحول إلى حالة الموصلية الفائقة عند درجة -269° مئوية، وهذا يعني أننا لن نستطيع صنع اسلاك توصيل من الجرافين في الوقت القريب.

لكن ما يبشر هو أن الباحثين يحاولون صنع اجهزة اليكترونية نانوية باستخدام الجرافين. فقط تخيل كم الطاقة الذي سيتم توفيره في حال استخدمنا دارات اليكترونية دقيقة في اجهزة الكمبيوتر من الجرافين فائق الموصلية.

Graphene

لكن، ما هو الجرافين على اية حال؟

   الجرافين هو طبقة واحدة من الجرافيت ( المصنوع منه قلمك الرصاص ) بسمك ذرة واحدة                                       مرتبة على شكل خلايا سداسية الأضلاع.

المميز في الجرافين أن الاليكترونات فيه يمكنها أن تأخذ حالة خاصة من الترتيب تسمى مخروط ديراك ( Dirac - Cone ) حيث تتحرك فيها وكأنها عديمة الكتلة، وهذا يجعلها فائقة السرعة.

ما حصل هنا هو أن فريقاً من جامعة توهوكو وجامعة طوكيو استطاعوا وبطريقة مميزة تحويل الجرافين إلى مادة فائقة الموصلية؛ وذلك عن طريق صنع صفيحتين من الجرافين ووضع ذرات كالسيوم بينهما فيها يشبه الساندويتش. تم تنمية صفيحتي الجرافين على مادة كربيد السيليكون SiC، ولاحظ الباحثون أنه عند خفض درجة الحرارة إلى 4 كلفن ( - 269° مئوية ) تتحرك الاليكترونات بلا جهد تقريباً، وهذا يعني أنه وبدلا من الاصطدام ببعضها البعض تحركت الاليكترونات في شكل ازواج، وهذا يعني تحولها إلى مادة فائقة الموصلية.

وعلى الرغم من أن باحثين - في العام الماضي 2015 - تمكنوا من تحويل الجرافين إلى مادة فائقة الموصلية عن طريق تغليفه بالليثيوم، إلا أن الفريق الياباني تمكن من الوصول الى النتيجة نفسها دون تغيير الحالة الاصلية للجرافين.

ويأمل الباحثون في تطوير هذا الانجاز للوصول إلى مادة فائقة الموصلية في درجات الحرارة العادية، مما سيجعل حلم صناعة الكمبيوتر الكمي الفائق، قريب المنال.