درجات ذرية توجّه دوامات فائقة الناقلية

توصل فريق من مركز أبحاث هندسة المواد النانوية (MANA) في اليابان، التابع للمعهد الوطني لعلوم المواد (NIMS)، إلى طريقة جديدة لتوجيه الدوامات الكمومية داخل الموصلات فائقة الناقلية. بحسب البيان الصحفي للمعهد، درس الفريق بقيادة تاكاشي أوتشيهاشي موصلاً فائقاً رقيقاً جداً يحمل درجات ذرية منتظمة على سطحه.

لماذا تتحرك الدوامات بسهولة أكبر على طول الدرجات؟

الدوامات فائقة الناقلية هي أجسام كمومية دقيقة تؤثر بشكل مباشر على سلوك الموصل الفائق، لذا فإن التحكم في اتجاه حركتها مهم لتطوير تقنيات فائقة الناقلية منخفضة استهلاك الطاقة. أكد الفريق وجود الدرجات المتوازية باستخدام مجهر المسح النفقي، وصوّر الدوامات الواقعة على طول هذه الدرجات مباشرة. أظهرت قياسات المقاومة الرباعية الأطراف أن الدوامات، عند الحقول المغناطيسية المتوسطة، تحركت بسهولة أكبر بأكثر من 1,000 مرة على طول الدرجات مقارنة بعبورها. وقال أوتشيهاشي إن الدرجات بحجم الذرة تعمل كمسارات فعالة توجّه الدوامات، وأن هذا التأثير التوجيهي يمكن ضبطه ببساطة عبر تغيير درجة الحرارة أو الحقل المغناطيسي. نُشرت النتائج في 30 يوليو في مجلة Physical Review B.

لماذا يحمل هذا الاكتشاف أهمية عملية؟

يقول الفريق إن الدرجات السطحية بحجم الذرة يمكن أن تعمل كمسارات فعالة لتوجيه حركة الدوامات وتدفق الحرارة، مما يفتح إمكانيات للتحكم في تقنيات فائقة الناقلية المستقبلية. ويرتبط هذا النوع من أبحاث المواد الأساسية مباشرة بالحاجة إلى مكونات أقل استهلاكاً للطاقة وأكثر استقراراً مع تقدّم المعدات الكمومية نحو التسويق التجاري.