معدن " جون - تيللر "... الحالة السادسة للمادة!

معدن " جون - تيللر "... الحالة السادسة للمادة!

 

أعلن فريق علماء دولي في أواخر 2015 عن اكتشاف حالة جديدة من المادة توجد في المواد العازلة، تجعلها تُظهر خواصاً فائقة الموصلية، ومعدنية، ومغناطيسية في ذات الوقت!، وهذا قد يقود إلى تطوير مواد فائقة الموصلية بكلفة زهيدة.

لكن، ما المثير في الموضوع؟

اذا تمكن العلماء من التحقق مخبرياً من وجود كل هذه الصفات في مادة واحدة فإن هذا قد يفسر قدرة بعض المواد على التحول إلى حالة الموصلية الفائقة عند درجات الحرارة العالية الحرجة High Critical Temperature ( Tc ) . - والعالية هنا تعني -135° مئوية بدلاً من - 243.2 °مئوية.

ولأن الموصلية الفائقة تعني ان تتحرك الاليكترونات بلا أدنى مقاومة، وهذا يعني أنه لا ضياع للطاقة بأي

شكل سواء كان حرارة، صوت، أو غيرها فإن فهم هذه الحالة الغريبة قد يُحدث ثورة في كيفية انتاجنا واستهلاكنا للطاقة.

عندما قُدمت كرات باكي Buckyballs  للمرة الاولى - وهي ذرات ريبيديوم تم تحويلها إلى كربون - قام فريق علماء بقيادة الكيميائي  Kosmas Prassides من جامعة توهوكو اليابانية بتغير المسافات بين جزيئات باكي، مما اجبرها على اتخاذ شكل بلوري جديد. وعندما اخضع الفريق المادة الجديدة الناتجة لمجموعة اختبارات، أظهرت مزيجاً غريبا من الصفات: كانت مادة عازلة، وفائقة الموصلية، ومعدنية، ومغناطيسية، مما دفع العلماء لتسميتها بـ معدن جون تيللر "Jahn - Teller Metals " .

جاءت هذه التسمية نسبة إلى تأثير جون - تيللر الكيميائي، والذي يستخدم لوصف أثر الضغط  على تشويه ترتيب الجزيئات والأيونات في المادة، حيث يتسبب احداث ضغط خارجي على المادة بتحويلها من مادة عازلة لا توصل الكهرباء إلى مادة موصلة، ببساطة.

وهذا ما تفعله ذرات الريبيديوم: تولد ضغطاً. والضغط هنا يعني اجبار الذرات على التقارب من بعضها بفعل قوة خارجية كبيرة. ويمكن الوصول للنتيجة نفسها كيميائياً باضافة او ازالة بعض الذرات.

ما يحدث في حالة المادة السادسة هذه هو انه نتيجة احداث ضغط خارجي فإن المادة التي كانت عازلة تصبح فلزية لفترة ما من الزمن، وبالرغم من هذا تحاول الجزيئات الحفاظ على شكلها وترتيبها القديم. ومن هنا يحدث تداخل نوعي المادة : المادة ( تبدو ) وكأنها مادة عازلة لكن الاليكترونات فيها تتحرك بحرية تجعلها تتصرف وكانها مادة موصلة.

وعلى الرغم من أن هذا الاكتشاف يحتاج إلى الكثير من العمل المخبري قبل أن يتاح للتطبيق العملي في مجال الطاقة، إلا ان فهم الآلية التي يتم فيها التلاعب في طبيعة المادة العازلة ضمن درجة الحرارة العالية الحرجة هو المفتاح لفهم المواد فائقة الموصلية.