تحقق اهداف ابررسانایی از طریق قرار دادن تنگستن در درون نانوماتریس

 قرار دادن تری‌اکسید تنگستن در درون یک ماتریس
نانومتخلخل مانند اوپالِ معکوسِ کربنی، کاغذ نانولوله کربنی یا اسفنج
پلاتینی و متعاقب آن، جای ‌دادن یون‌های قلیایی به این ساختار می‌تواند
روشی برای تحقق اهداف ابررسانایی باشد. علی علی‌اف و همکارانش از دانشگاه
تگزاس در دالاس ایالات متحده آمریکا در نمونه‌های متعددی از مواد( LixWO3–y
و NaxWO3–y) و در محدوده دمایی ۱۲۵ تا ۱۳۲ درجه کلوین، رفتارهای مغناطیسی و
الکتریکی غیر معمولی‌ای را مشاهده کرده‌اند.
علی‌اف اشاره کرد که نتایج منتشرشده این گروه تطابق کمی با ابررسانایی
دارد؛ اما آنها به‌شدت در تلاشند تا به نتایج بهتری در این خصوص دست یابند
و به ماده خود، بسیار امیدوارند. وی گفت:«مساحت سطح بسیار زیاد ذرات
تنگستن‌ برنز(که به اوپال‌های کربنی معکوسِ پوسته‌شکل، با ظرفیت گرمایی
بسیار کوچک و رسانایی حرارتی پایین، اضافه می‌شوند) می‌تواند در بسیاری از
حسگرها مانند SQUIDها، بولومترهای IR و ابزارهای کلیدزنی نانویی برای
آشکارسازی میکروویو در MRI، استفاده شود.»
این محققان از طریق غوطه‌ور ساختن یک ساختار آزمایشی میله‌شکل در
اسیدپروکسوتنگستیک، لایه اکسید تنگستن را بر روی ماتریس متخلخل میزبان
رسوب‌دهی کردند، سپس با استفاده از یک خلأ، تلاش کردند تا محلول به عمق
شبکه نانومتخلخل نفوذ کند. این فرایند غوطه‌وری، برای دستیابی به ضریب
پرکنندگی بالاتر، حداقل چهار تا پنج بار تکرار می‌شود. پس از هر بار نفوذ،
اجازه داده می‌شود تا ماده آزمایش به مدت ده دقیقه در دمای اتاق خشک شود و
پس از آن به مدت ۳۰ دقیقه در دمای ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد سخت می‌گردد و به
این شکل، لایه رسوب‌دهی‌شده بر روی سطح میزبان، اصلاح و پایدار می‌شود.
جای‌ دادن الکتروشیمیایی، از طریق اتصال ماتریسِ غنی‌شده با تنگستن به
دستگاهی با سه ‌الکترود که دارای الکترولیت‌های مختلف است، انجام می‌گیرد.
در این بررسی، رفتار مغناطیسی و الکتریکی‌ مواد به دست‌آمده حاکی از آن بود
که ممکن است ابررسانایی نفوذنکرده موضعی(localized non-percolated
superconductivity) ایجاد شده‌ باشد؛ البته هنوز دلیل اینکه چرا ماتریس‌های
نانوساختار قادر به اعمال چنین اثری هستند، در دست بررسی است.
علی‌اف توضیح داد:«رفتار حالت‌های الکترونیکی‌ ذرات تنگستن ‌برنز‌ که تحت
برانگیختگی نوری قرار گرفته‌اند، امکان وجود یک ساز و کار دو قطبشی را در
جفت‌ شدگی الکترون مطرح می‌کند. در این نانوساختار، شاید حبس ‌شدگی
کوانتومی حامل‌ها در جزیره‌های کوچک(۱۰ تا ۱۵ نانومتر) به جداسازی چگالی
حالت‌های شبه‌ذره‌ای منجر شود و این پدیده می‌تواند دلیل افزایش کوچک در
دمای گذار ذرات تنگستن‌برنز باشد. این مقدار، برای تنگستن ‌برنز بزرگ‌مقیاس
۹۱ درجه کلوین، و برای تنگستن ‌برنز نانوساختار ۱۲۵ درجه کلوین است. وی
افزود:«من معتقدم در زیر حدود پنج نانومتر، به‌دلیل نبود هیچ حالتی در
اطراف باندگپ، ابررسانایی به‌کلی حذف می‌شود.»
نتایج این تحقیق در نشریه Superconductor Science and Technology به چاپ
رسیده‌است.