دانشمندان کوچکترین ابررسانای دنیا را، که یک ورقه از چهار جفت مولکول به عرض کمتر از یک نانومتر است، کشف کردند.
کشف کوچکترین ابررسانای دنیا
دانشمندان کوچکترین ابررسانای دنیا را، که یک ورقه از چهار جفت مولکول به عرض کمتر از یک نانومتر است، کشف کردند. این مطالعه که به رهبری دانشگاه اوهایو انچام شده برای اولین بار نشان داد که سیم‌های ابررسانای مولکولی نانومقیاس قابل ساخت هستند و می‌توانند در افزاره‌های الکترونیکی نانومقیاس و ذخیره انرژی کاربرد داشته باشند.
ساو وای هلا، یکی از این محققان، گفت: “پژوهشگران می‌گویند که ساخت اتصالات داخلی نانومقیاس از رساناهای فلزی ناممکن می‌باشد زیرا با کاهش ضخامت سیم مقاومت آن افزایش پیدا می‌کند. نانوسیم‌ها آنقدر داغ می‌شوند که می‌توانند ذوب شده و از بین بروند. مبحث مربوط به گرمایش ژول یک مانع مهم برای به واقعیت تبدیل کردن افزاره‌های نانومقیاس است. ”
مواد ابررسانا دارای مقاومت صفر هستند به‌همین خاطر می‌توانند جریان‌های الکتریکی بالایی را بدون اتلاف و تولید گرما منتقل کنند. هلا گفت: “تا چند سال پیش، ابررسانایی به عنوان یک پدیده ماکروسکوپی انگاشته می‌شد. ولی یافته اخیر نشان می‌دهد که این پدیده در مقیاس مولکولی نیز وجود دارد و می‌تواند راه تازه‌ای برای مطالعه این پدیده بگشاید. ” ابررسانایی دارای کاربردهای زیادی از ساخت ابررایانه‌ها گرفته تا افزاره‌های تصویربرداری از مغز است.
در این مطالعه جدید، هلا و همکارانش مولکول‌های سنتز شده‌ای از یک نوع نمک آلی به نام BETS)2-GaCl4) را بر روی سطح نقره‌ای مورد مطالعه قرار دادند. با استفاده از طیف‌سنجی تونل زنی الکترونی توانستند خاصیت ابررسانایی را در زنجیرهای مولکولی با طول‌های مختلف مشاهد کنند. برای زنجیرهای کوتاه‌تر از ۵۰nm خاصیت ابررسانایی با کاهش طول افت پیدا می‌کرد. با اینحال آنها توانستند این پدیده را در زنجیرهایی به کوتاهی چهار جفت مولکول، به طول ۵/۳ متر، مشاهده کنند.
برای مشاهده این پدیده، این پژوهشگران مجبور بودند که مولکول‌ها را تا دمای ۱۰ کلوین سرد کنند. دماهای گرمتر باعث کاهش فعالیت می‌گردید. هلا گفت: در مطالعات آینده دانشمندان می‌توانند انواع مختلفی از مواد را، که قابل تبدیل به سیم‌های نانومقیاس ابررسانا در دماهای بالاتر هستند، امتحان کنند.
او گفت: “ولی ما راه جدیدی برای فهم این پدیده گشوده‌ایم که می‌تواند منجر به مواد تازه‌ای شود که قابل مهندسی و کار در دماهای بالاتر هستند. ”
این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nature Nanotechnology منتشر کرده اند.
