رفتار الکترونی که قبلاً دیده نشده بود می تواند به دانشمندان کمک کند تا ابرسیم هایی را برای فناوری سوپرشارژ ایجاد کنند.
واکاندا، فضای افسانه‌ای فیلم ابرقهرمانی مارول، «پلنگ سیاه»، خانه فناوری نه چندان افسانه‌ای است. شنل غیرقابل تخریب ممکن است هنوز ممکن نباشد، اما قطارهای سریع السیر واکاندا می توانند با کمک ابررساناها به واقعیت تبدیل شوند.
اکنون، یک کشف جدید در مورد رفتار الکترون ممکن است نشان دهنده گامی به سوی آن دنیای فوق العاده باشد.
ابررساناها، الکترون ها و در نتیجه، الکتریسیته را به بزرگراه های بدون مقاومت می رسانند. آنها پتانسیل ایجاد خطوط برقی را دارند که امکان انتقال فوق سریع بدون ریزش انرژی را فراهم می کند، فناوری های تصویربرداری مانند MRI را بهبود می بخشند و بیش از قطارها معلق می شوند. اما بیشتر ابررساناهای نوپای امروزی برای کار کردن به دمای بسیار پایین نیاز دارند. و در حالی که برخی از دانشمندان امیدوارند پاسخی را در ترکیب درست مواد بیابند، راه حل ممکن است در نحوه حرکت الکترون‌ها پنهان شود، نه تنها در آنچه که در آن حرکت می‌کنند.
در مطالعه‌ای که منتشر شد است، تیمی از دانشمندان از دانشگاه هاروارد و تامپر فنلاند برای اولین بار مسیر غیرمنتظره‌ای را که الکترون‌ها می‌توانند از مواد دوبعدی و بسیار ساختار یافته طی کنند، توصیف می‌کنند: این مسیر جریان شاخه‌ای نام دارد.
جریان شاخه ای زمانی اتفاق می افتد که هر نوع موجی - صدا، نور یا حتی اقیانوس - در سطوح ناهموار حرکت می کند و آنها را به شاخه های درخت مانند و پر هرج و مرج می زند. پیش از این، هیچگاه جریان منشعب در چنین ساختارهای سفت، دوبعدی و جامد مشاهده نشده بود. این کشف می‌تواند به توضیح چگونگی تأثیر مکانیک کوانتومی بر رفتار الکترون کمک کند و همچنین راهی برای کنترل مسیرهای الکترون به منظور ایجاد ابررساناهای مصنوعی با "ابرسیم" به دانشمندان ارائه کند.
آلوار دازا استبان، دانشجوی سابق فوق دکتری فیزیک، یکی از اعضای گروه هلر و اولین پژوهشگر در این مورد میگوید: «جریان شاخه‌ای در انواع سیستم‌های سه‌بعدی و آشفته مانند گازها، سونامی‌ها، و حتی کمانه‌زنی نور از طریق حباب‌های صابون دیده شده است اما هیچ کس انتظار نداشت که در سیستم های تناوبی دوبعدی جریان شاخه ای را ببیند.»
سیستم‌های تناوبی شبکه‌هایی هستند که شبیه خیابان‌های آجری مرتب شده‌اند. در مواد دوبعدی، این ساختارها به حالت کامل نزدیک می‌شوند و این کمال راهی را به الکترون‌ها می‌دهد تا مسیری بدون مقاومت لازم برای ابررسانایی را بیابند.
اریک «ریک» هلر، ابوت و جیمز لارنس، استاد شیمی و پروفسور فیزیک و یکی از نویسندگان مقاله، می‌گویند: «مردم در تلاش هستند تا سیم‌های فوق‌العاده‌ای بسازند که به زیبایی عاری از هرگونه نقص و صاف باشند. و این اساساً کار نمی‌کند.»
به علاوه، سیم ها در نهایت باید سه بعدی باشند. لایه‌های شبکه‌های انباشته کانال‌های بیشتری را برای الکترون‌ها فراهم می‌کنند تا به مسیرهای کنترل نشده فرار کنند و سرعت خود را کاهش دهند. هلر گفت: "شما نمی توانید آنها را متوقف کنید."
چالش کنترل جریان منشعب شده است. برخی ابررساناها زمانی کار می کنند که فونون ها به جفت شدن الکترون ها کمک می کنند. از آنجایی که گروه‌هایی از الکترون‌های جفت می‌توانند به‌عنوان ابرسیم با هم حرکت کنند، دانشمندان از دماهای بسیار سرد یا فشار شدید برای وادار کردن این جفت‌ها استفاده کردند. هر دوی آنها هنوز برای استفاده در خارج از آزمایشگاه بسیار خطرناک هستند. اما اگر دانشمندان یاد بگیرند که جریان شاخه ای تازه کشف شده را کنترل کنند، به فونون نیازی نخواهند داشت. آنها می توانند خود الکترون ها را از طریق ابرسیم های سفارشی خود بسازند.
هلر میگوید: «شاید بتوانیم با این یک ابررسانا مصنوعی بسازیم.
هلر بر "شاید" تاکید می کند. این تیم قصد دارد بیشتر نحوه رفتار الکترون های انشعاب را مشاهده کند و کنترل جریان آنها را آزمایش کند. به عنوان مثال، آنها سعی می کنند یک کانال منحنی در مواد ایجاد کنند تا به طور بالقوه حرکات آنها را به دام انداخته و هدایت کند.
کشف جریان شاخه‌دار در شبکه‌های دوبعدی، تئوری‌های کنونی را به چالش می‌کشد، که هلر آنها را با اولین خودروها، مدل Ts، برابر می‌داند. او گفت: "آنها 100 درصد اشتباه نمی کنند، اما شما می توانید یک تسلا رانده باشید." یا به زودی در یک قطار معلق می‌شویم.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید