← أحدث الأبحاث
🔬 condensed matter

Bulk Superconductivity in Rocksalt LaN1−x_{1-x}

يُبلغ هذا البحث عن تخليق مركب LaN0.94_{0.94} ذي بنية صخر الملح (rocksalt) الضخمة عبر معالجة المنطقة العائمة بالليزر تحت ضغط عالٍ، مما يجعله أول مونونيتتريدي من العناصر الأرضية النادرة فائق التوصيل بدرجة حرارة انتقال تبلغ 5.95 كلفن.

المؤلفون الأصليون: Caeli Benyacko, Lin-Ding Yuan, Josiah A. Turner, Laila Reimanis, Siyuan Ji, Cheng Li, Erick A. Lawrence, Hanna Z. Porter, James M. Rondinelli, Stephen D. Wilson

نُشر 2026-09-22
📖 3 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة
CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Caeli Benyacko, Lin-Ding Yuan, Josiah A. Turner, Laila Reimanis, Siyuan Ji, Cheng Li, Erick A. Lawrence, Hanna Z. Porter, James M. Rondinelli, Stephen D. Wilson

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

في عالم علم المواد، غالبًا ما يبحث العلماء عن مواد يمكنها توصيل الكهرباء دون أي مقاومة على الإطلاق. عندما يحدث هذا، تصبح المادة موصلًا فائقًا، وهي حالة تسم تسمح بنقل طاقة عالي الكفاءة ومجالات مغناطيسية قوية. لعقود من الزمن، درس الباحثون عائلة من المركبات المكونة من معادن أرضية نادرة مدمجة مع النيتروجين. عادة ما تشكل هذه المواد بنية بلورية محددة ومتراصة بإحكام، لكنها عُرفت بسلوكيات غريبة ومتنوعة، تتراوح من حالات مغناطيسية غير عادية إلى العمل كأشباه موصلات. أحد أعضاء هذه العائلة، وهو نتريد اللانثانوم، كان موضوعًا لجدل طويل. فبينما لمحت بعض التجارب المبكرة إلى قدرة طفيفة وجزئية على التوصيل الفائق، أشار آخرون إلى أنه مجرد معدن أو شبه موصل. وتكمن الصعوبة في دراسته في حساسيته الشديدة للهواء والرطوبة، مما قد يتلف العينة حتى قبل قياسها، وفي حقيقة أن بنيته الذرية تشبه إلى حد كبير معدن اللانثانوم النقي، مما يجعل من الصعب التمييز بينهما باستخدام الأدوات القياسية.

لقد حسم فريق من الباحثين هذا الجدل الآن من خلال إنشاء عينة ضخمة ونقية من نتريد اللانثانوم وإثبات أنه موصل فائق بالفعل. ولتحقيق ذلك، تجنبوا الطرق التقليدية التي غالبًا ما تترك المادة غير نقية أو تالفة. بدلاً من ذلك، استخدموا فرنًا متخصصًا يصهر المادة باستخدام ليزرات عالية الطاقة بينما تكون محاطة بغاز النيتروجين تحت ضغط يعادل ثلاثة آلاف ضعف ضغط الهواء الذي نتنفسه. سمحت هذه البيئة عالية الضغط بتفاعل المعدن مع الغاز ثم صهر المركب الناتج إلى سائل متجانس، والذي تم تبريده بعد ذلك ليشكل مادة صلبة. أعطتهم هذه العملية عينة متسقة كيميائيًا وخالية من التلوث الذي عانت منه المحاولات السابقة.

عندما فحص الفريق هذه المادة الجديدة، وجدوا أن لها تركيبًا كيميائيًا محددًا، يحتوي على نسبة أقل قليلاً من النيتروجين مما قد يوحي به النسب المثالي. كان هذا النقص الطفيف في الواقع أمرًا حاسمًا؛ فقد توقعت عمليات المحاكاة الحاسوبية سابقًا أن نسخة متوازنة تمامًا من هذا البلور ستكون غير مستقرة ومن المرجح أن تنهار أو يتغير شكلها. ومع ذلك، فإن النقص الطفيف في ذرات النيتروجين عمل مثل المثبت، مما سمح للبلور بالحفاظ على شكله والبقاء مستقرًا. وبمجرد تأكدهم من أن البنية صلبة ونقية، بدأوا في اختبار خصائصها الفيزيائية. قاموا بقياس كيفية تدفق الكهرباء عبر المادة أثناء تبريدها، ملاحظين أنها تتصرف كمعدن في درجات الحرارة المرتفعة، ولكنها تفقد فجأة كل مقاومة كهربائية عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون ست درجات فوق الصفر المطلق بقليل.

أكدت اختبارات أخرى أن هذا لم يكن مجرد تأثير سطحي أو بقعة صغيرة معزولة من التوصيل الفائق. ومن خلال قياس قدرة المادة على طرد المجالات المغناطيسية وسعتها الحرارية، حدد الباحثون أن كامل حجم العينة قد انتقل إلى حالة التوصيل الفائق. كما وجدوا أن هذه المادة يمكنها تحمل مجال مغناطيسي أقوى بعشر مرات مما يمكن لمعدن اللانثانوم النقي تحمله قبل أن يفقد قدرته على التوصيل الفائق. هذا التمييز حيوي لأنه يثبت أن التوصيل الفائق يأتي من مركب النتريد نفسه، وليس من أي معدن متبقٍ. وتشير النتائج إلى أن الترتيب المحدد للذرات في هذا البلور، وخاصة الطريقة التي تتباعد بها ذرات اللانثانوم، تلعب دورًا رئيسيًا في تمكين هذه الحالة. وبينما لا يزال البحث جارياً في الآلية الدقيقة، فإن هذا الاكتشاف يثبت أن نتريد اللانثانوم هو أول موصل فائق مؤكد في عائلته من مركبات العناصر الأرضية النادرة، مما يفتح الباب للعلماء لاستكشاف مواد مماثلة وربما اكتشاف طرق جديدة للتحكم في الكهرباء والمغناطيسية.

غارق في أبحاث مجالك؟

تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.

جرّب Digest →

أبحاث مشابهة

عرض الكل في هذا التصنيف 🔬 cond-mat →