بعد قرن من البحث... اكتشاف مادة "سحرية" لتوصيل الطاقة

في إنجاز وصف بالثوري، أعلنت مجموعة من العلماء الأمريكيين عن توصلهم إلى إنتاج مادة "سحرية"، متوقعين أن تحقق نقلة نوعية في عالم الإلكترونيات، عند استخدامها تجارياً، بحيث تقلل من هدر الكهرباء خلال توصيلها الفائق للطاقة، ما يعني بطاريات تدوم لفترة أطول وشبكات طاقة أكثر كفاءة وقطارات عالية السرعة محسنة.

وكانت المواد السابقة التي يمكنها توصيل التيارات الكهربائية دون أي خسارة غير عملية إلى حد كبير لأنها تحتاج عادة إلى تبريد شديد، "حوالى 320 درجة فهرنهايت تحت الصفر"، وتعريضها لضغط شديد من أجل العمل، وفقاً لما أوضحه الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية والفيزياء البروفسور رانجا دياس.

موصل فائق السرعة

لكن وفقاً لصحيفة "وول ستريت جورنال"، أفاد فريق الباحثين بأن مادتهم التي ابتكروها هي موصل فائق جديد يمكنه العمل في درجة حرارة الغرفة، وضغط أقل بكثير من المواد فائقة التوصيل التي تم اكتشافها سابق، ما يمكنه من إنشاء شبكات كهربائية دون هدر، ومغناطيس أفضل وأرخص للاستخدام في مفاعلات الاندماج النووي المستقبلية، ما قد يمكن من رفع القطارات مغناطيسياً فوق قضبان فائقة التوصيل، وتغيير طريقة تخزين الكهرباء ونقلها، وإحداث ثورة في التصوير الطبي.

ووفقاً لصحيفة "إندبندنت" البريطانية، أكد العلماء أنّ هذا الإنجاز الذي سيحدث ثورة قريباً، استمر البحث عنه لما يزيد عن قرن من الزمن، حتى تم التوصل إلى هذه المادة القادرة على تسهيل عمل شبكات الطاقة بنقل الكهرباء بسلاسة، بما يوفر 200 مليون ميغاواط بالساعة، إضافة إلى تسهيل في الاندماج النووي، في عملية طال انتظارها لما يمكن أن يوفر طاقة غير محدودة.

دراسة سابقة فاشلة

وكان الفريق قد سبق وأعلن في دراسة تم نشرها في مجلة Nature and Physical Review Letters، عن التوصل إلى مادتين فائقتي القدرة على توصيل الطاقة، لكن بعد فترة عاد محررو المجلة إلى التراجع عن المنشورة كونها لم يتم الإثبات العملي لما ورد في الأوراق.

ونقلت "إندبندنت" عن البروفيسور دياس وفريقه إشارتهم إلى أنّهم اتخذوا هذه المرة خطوات إضافية لتجنب نقد نظرياتهم السابقة، حيث عززوا دراستهم السابقة ببيانات ووقائع جديدة تم تطبيقها عملياً خارج إطار المختبر، ما أسفر عن نتائج وصفوها بالمذهلة.

وعادت المجلة اليوم، إلى نشر ورقة بحثية جديدة للفريق العلمي بعنوان "دليل على التوصيل  الفائق بمحيط هيدريد اللوتيتيوم N-doped"، بحيث وصفت المادة بإسم "المادة الحمراء"، انطلاقاُ من لونها "الأحمر الساطع جداً".

مما يتألف "المعدن الأحمر"؟

وصنّع البروفيسور دياس وفريقه المادة عن طريق أخذ معدن أرضي نادر يسمى اللوتيتيوم وخلطه مع الهيدروجين وجزء صغير من النيتروجين، ثم تركوا الخليط ليتفاعل لمدة يومين أو ثلاثة أيام، في درجات حرارة عالية، فحصلوا على مُركّب باللون الأزرق الغني، وبعد وضعه في ضغط مرتفع للغاية، تحول الأزرق إلى الوردي، مع طاقة توصيل فائقة، ليتحول في هيئته المعدنية إلى اللون الأحمر الغني.

وللتمكن من استخدامه، أوضح العلماء، أنّه لا بد من تسخين المادة على إلى 20.5 درجة مئوية وضغطها إلى حوالى 65 كلغ/ السنتم المربع، لكن هذا أقل كثافة بكثير من المواد المماثلة الأخرى،  بما في ذلك المادة التي سبق واعلن عنها الفريق في عام 2020، وتسببت ببلبلة لاحقاً.

وتأكيداً لدراستهم، اعتبر البروفيسور دياس أنّ الطريق إلى الإلكترونيات الاستهلاكية فائقة التوصيل وخطوط نقل الطاقة والنقل والتحسينات المهمة للحبس المغناطيسي للاندماج أصبحت حقيقة واقعة، مع الدخول في عصر التوصيل الفائق.