همه ی ما میدانیم الکترون ها دارای بار منفی بوده و بنابراین به علت داشتن بارهای همنام، یکدیگر را دفع می کنند. اما حالا تیمی از محققان، راه جدیدی برای جذب الکترون ها به یکدیگر یافته اند! حاصل این پژوهش مهم در ژورنال نیچر منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…
دافعه یا جاذبه، مسئله این است!
یکی از ویژگی های اصلی الکترون ها که همه ی ما با آن آشنا هستیم، دافعه ی کولنی بین آنهاست، اما این ویژگی بنیادی می تواند در جامدات، تغییر کند. مثلا در ابررساناها، ارتعاش های شبکه باعث جذب الکترون ها به یکدیگر می شود. نتیجه ی جذب الکترون ها به یکدیگر این است که جفت های الکترون-الکترون مقید (پایدار) تشکیل می شوند که به اکسایتون ها مشهورند. بنابراین برخلاف تصور همیشگی ما مبنی بر رابطه ی دافعه ای، الکترون ها آنقدرها هم از یکدیگر متنفر نبوده و می توانند یکدیگر را جذب کنند!
ویلیام لیتل حدود ۵۰ سال قبل، پیشنهاد کرد که الکترون ها می توانند با استفاده از دافعه ی سایر الکترون ها، یکدیگر را جذب کنند. این مکانیسم جاذبه ای، نوید دهنده ی رسیدن به ابررسانایی های عجیب تر و قوی تر است. برخلاف پژوهش های زیادی که در مورد این نظریه انجام شده، هنوز هیچ شاهد آزمایشگاهی برای این رابطه ی جاذبه ای عجیب پیدا نشده بود.
در واقع، جذب الکترون ها به یکدیگر ، بخش مهمی از مفهوم ابررسانایی را تشکیل می دهد، اما به دلیل آنکه بروز این جاذبه، به دماهای بسیار پایین، نیاز دارد، عملی کردن آن، بسیار دشوار است. به همین دلیل، دانشمندان علاقه مندند ماده ای را پیدا کنند که بتواند در دمای اتاق، ابررسانا باشد. یکی از راه های عملی کردن این ایده، استفاده از نظریه ی ویلیام لیتل است.
سازوکار آزمایشگاهی جذب الکترون ها به یکدیگر
نقش اصلی این آزمایش را نانولوله های کربنی بر عهده داشتند. در بستر این نانولوله های کربنی، یک سیستم الکترونی مستقل ایجاد شد که نقش واسطه را در رابطه ی جاذبه ای الکترون ها بازی کرده و در واقع مانند یک چسب بین الکترون ها، عمل می کرد. در این آزمایش، دو الکترون به درون یک نانولوله ی کربنی و یک پلارایزر به شکل دو چاه انرژی در نانولوله ی کربنی دوم قرار داده شدند. سپس دانشمندان دو نانولوله را به طور عمودی نسبت به یکدیگر قرار دادند (مانند یک علامت مثبت). این لوله ها با یکدیگر تماسی نداشته و به طور تقریبی، ۱۰۰ نانومتر دورتر از دیگری، نگه داشته شده بودند. محققان، جذب الکترون ها به یکدیگر را در این فاصله، تایید کردند.
دانشمندان ادعا می کنند ساخت ابررسانا در دمای اتاق، عملی است، اما متاسفانه ساخت یک کریستال کامل یا حتی یک زنجیره ی کوتاه از ماده با این روش، احتمالا بسیار سخت باشد. ساخت شبیه ساز کوانتومی از جمله دیگر کاربردهای این روش است. اثبات آزمایشگاهی و تجربی اکسایتون ها، درهای تازه ای برای طراحی حالت های عجیب ماده باز می کند.
گفتگو۱ دیدگاه
امیدوارم قبل از مردنم چند تا چیز رو در علم ببینم و یکی از اینها هم ساخت مواد با ابررسانایی در دمای اتاق هست،، واقعا هیجان انگیز است پس اگر نشه که الکترون رو به هم نزدیک کنن ولی کمکی در راستای ساخت ابررسانا باشه ارزشش رو داشته.