شناسایی یک الگوی مخفی در جدول تناوبی

زوميت/ دانشمندان به يک الگوي مخفي در جدول تناوبي عناصر پي برده‌اند که مي‌تواند نقطه‌ي عطفي در ساخت ابررسانايي با امکان کار در دنياي واقعي باشند. فيزيک‌دان‌ها در نهايت توانسته‌اند با استفاده از الگوريتم‌هايي در بخش عجيبي از جدول تناوبي عناصر، پيش‌بيني کنند که کدام عناصر مي‌توانند به‌منظور ايجاد ابررسانايي در دماي اتاق با هيدروژن ترکيب شوند. دستيابي به چنين ابررساناهايي با اين شرايط يکي از اهداف اصلي در علم فيزيک است. اين رويداد فوق‌العاده هيجان انگيز است؛ زيرا يافتن ماده‌اي که بتواند الکتريسيته را با مقاومت صفر در دماهاي بالا هدايت کند، مي‌تواند به توليد دستگاه‌هاي فوق العاده کارآمد و شبکه‌هاي برق بهينه‌تر منجر شود. شبکه‌هاي برق فعلي تا ۷ درصد از انرژي خود را بر اثر مقاومت الکتريکي از دست مي‌دهند. پيش از اين هم مواد ابررساناي زيادي شناسايي شده‌اند؛ اما آن‌ها بايد تا دماي بسيار پايين سرد شوند يا اين‌که تحت فشار شديد قرار بگيرند. در حال حاضر، پژوهشگران موسسه‌ي فيزيک و فن‌آوري مسکو و اسکولتن روسيه، فرايندي را براي انتخاب نوع خاصي از فلزات جدول تناوبي، که به نام اکتينيدها شناخته مي‌شوند، با پايداري کافي در شرايط خاص براي بروز خاصيت ابررسانايي طراحي کردند. کار آنها هم‌اکنون منجر به کشف ماده‌اي شده است که مي‌تواند به يک ابررساناي با دماي نسبي منفي ۲۰ درجه‌ي سانتي‌گراد تبديل شود، هرچند هنوز هم به فشار بالا براي فشرده شدن نياز داريم. اکتينيدها مجموعه‌اي از ۱۵ فلز با عدد اتمي بزرگ ۸۹ تا ۱۰۳ (اکتينيم تا لارنسيم) هستند که در کنار عناصر عجيب ديگر، يعني لانتانيدها، قرار گرفته‌اند. پژوهشگران با مشاهده‌ي هدايت الکتريسيته‌ي هيدريد‌هاي فلزي مختلف در دماهاي خاص، گمانه‌زني‌هايي پيرامون وجود الگويي وابسته به موقعيت‌هاي آن‌ها در جدول تناوبي کردند؛ اما ارتباط دقيق ميان آن‌ها مشخص نيست. عناصري در سري آکتينيد هم با آزمون‌وخطا پيدا شدند که نشان مي‌دهد اين مکان مناسبي براي سرنخ‌ها است. بنابراين گروهي از پژوهشگران به‌سرپرستي شيميدان آرتم اوگانوف، براي حصول الگوريتمي تلاش کردند که بتواند خواص هيدريدهاي اکتينيد را با ابررسانايي آنها مطابقت دهد. اوگانو مي‌گويد: ايده‌ي واقعي ارتباط بين ابررسانايي و جدول تناوبي ابتدا توسط ديميتري سمينوک، دانشجوي آزمايشگاه من، مطرح شد. قاعده‌اي که وي کشف کرد بسيار ساده و واقعا شگفت انگيز است و هيچکس آن را قبلا مشاهده نکرده است. پيدا کردن راه‌هايي براي پيش‌بيني اينکه چه عناصري مي‌توانند يک ماده‌ي ابررسانا ايجاد کنند، در جهاني که استخراج انرژي تا جاي ممکن از منابع توان امري حياتي تلقي مي‌شود، چالش بسيار بزرگي است. سيم کاملي را تصور کنيد که الکترون‌ها در آن مي‌توانند بدون برخورد با هيچ اتمي حرکت کرده و بدون هيچ‌گونه اتلاف انرژي به‌صورت گرما جريان يابند. ابررساناها چنين روندي را با فراهم ساختن زمينه‌ي درهم‌تنيدگي الکترون‌ها با هم به‌منظور ايجاد يک جفت کوپر تسهيل مي‌کنند؛ اين جفت‌ها بايستي در نزديکي يکديگر نگه داشته شوند و اين حالت در اکثر ابررساناها از طريق ارتعاشاتي در ساختارشان به‌نام فونون، حاصل مي‌شود. فونون‌ها ظريف و شکننده هستند؛ بنابراين اين مواد بايد به‌طور دقيق تا دماي منفي ۲۳۴/۵ درجه‌ي سانتي‌گراد سرد شوند. همه‌ي اين‌ فرايندها براي اجرا در يک آزمايشگاه خوب است؛ اما اگر مي‌خواهيد ابررسانايي را روي ميز تحريرتان داشته باشيد، سازوکاري بايد فراهم باشد که نيازي به ابزارهاي بزرگ و تجهيزات خنک‌کننده‌ي تخصصي نداشته باشد. پژوهشگران از دهه‌ي ۱۹۸۰، برخي مواد ويژه را با قابليت تشکيل جفت کوپر پايدار از طريق نوع ديگري از برهم‌کنش با الکترون‌هايشان، يافتند. رکورد جديد براي گرم‌ترين ابررسانا سولفيد هيدروژن (همان گاز تخم مرغ فاسد)، با توانايي ابررسانايي در دماي منفي ۷۰ درجه‌ي سانتي‌گراد، يافت شد که آن دما هم در محدوده‌ي نيتروژن مايع خنک‌کننده قرار مي‌گيرد و از شرايط دنياي واقعي به‌دور است. متاسفانه، براي انجام اين کار، نياز به فشاري معادل ۱/۵ ميليون اتمسفر هست. با اين حال، تلاش براي يافتن راه‌هايي براي ايجاد موادي با مقاومت صفر در دماهاي نسبتا گرم، بدون نياز به مقدار فشارهاي بسيار زياد ادامه دارد. اين الگوريتم جديد با استفاده از آرايش الکترون‌ها در عناصر سري اکتينيدها مي‌تواندشرايطي را پيش‌بيني کند که جفت شدن با هيدروژن در آنها بتواند منجر به ايجاد يک شبکه‌ي ايده‌آل و منتهي به تعامل قوي الکترون‌فونون شود. نتيجه‌ي کار آنها، کشف هيدريد‌هاي آکتينيوم ابررسانايي است که مي‌توانند داراي دمايي تا منفي ۲۰ درجه سانتي‌گراد باشند. البته هنوز هم براي ساخت آنها نياز به فشار ۱/۵ ميليون اتمسفر داريم؛ اما داشتن کنترل بهتر در مورد چگونگي انتخاب و مطابقت عناصر براي ايجاد مواد ابررساناي گرم، يافته‌ي ارزشمند است که بايد مورد توجه قرار گيرد.در حالي که براي داشتن تکنولوژي بدون مقاومت در خانه‌هايمان هنوز موانع بسياري پيش روي ما وجود دارد؛ کشف يک اصل کلي همانند ارتباط با آرايش دوره‌اي عناصر، قدم مهمي در ساخت چنين موادي است. همراهان عزيز، آخرين خبر را بر روي بسترهاي زير دنبال کنيد: آخرين خبر در سروش http://sapp.ir/akharinkhabar آخرين خبر در ايتا https://eitaa.com/joinchat/88211456C878f9966e5 آخرين خبر در آي گپ https://igap.net/akharinkhabar آخرين خبر در ويسپي http://wispi.me/channel/akharinkhabar آخرين خبر در بله https://bale.ai/invite/#/join/MTIwZmMyZT آخرين خبر در گپ https://gap.im/akharinkhabar