اكتشف فريق من علماء جامعة ييل الدليل الأكثر إقناعا حتى الآن على وجود نوع جديد من المواد فائقة التوصيل. وهذا اكتشاف نُشر في مجلة Nature Physics.
يتضمن هذا البحث نظرية مفادها أن الموصلية الفائقة قد تكون بسبب انتحاء الإلكترون، وهي مرحلة من المادة يتم فيها كسر التماثل الدوراني للإلكترونات. وفي بلورات سيلينيد الحديد الممزوجة بالكبريت، تترتب ذرات الحديد في شبكة، وفي درجة حرارة الغرفة، لا تستطيع إلكترونات ذرات الحديد التمييز بين الاتجاهين الأفقي والرأسي. لكن عند درجات الحرارة المنخفضة، يمكن للإلكترون أن يدخل المرحلة السائدة، حيث يبدأ في التحرك في اتجاه أو آخر.
في بعض الحالات، قد يبدأ الإلكترون في التذبذب، أولاً في اتجاه واحد ثم في اتجاه آخر، وهو ما يسمى التذبذب الخيطي. فحصت الدراسة بلورات سيلينيد الحديد ذات الاهتزازات التخطيطية القصوى باستخدام المجهر النفقي الماسح (STM)، القادر على تصوير الحالة الكمومية للإلكترونات على المستوى الذري. تم إجراء التجارب عند درجات حرارة أقل من 500 ملي كلفن، مما يتطلب تبريدًا طويل الأمد للعينات على مدار عدة أيام.
ويأمل العلماء خلال أبحاثهم في العثور على فجوة فائقة التوصيل، وهي علامة مهمة على الموصلية الفائقة. بفضل التصوير STM، اكتشفوا فجوة تتوافق مع الموصلية الفائقة الناجمة عن التذبذبات الإلكترونية الخيطية.
ويشير العلماء إلى أن المواد المعتمدة على سيلينيد الحديد والكبريت لها خصائص فريدة، حيث أنها تظهر النظام الأساسي والموصلية الفائقة دون تأثير المغناطيسية، الأمر الذي غالبا ما يعقد البحث. وهذا يجعل من الممكن تحديد العلاقة بين تقلبات المخطط والموصلية الفائقة بشكل أكثر وضوحًا. ويخطط الباحثون في المستقبل لمواصلة التجارب لدراسة كيفية تأثير تغير محتوى الكبريت على الموصلية الفائقة.