دراسة جديدة تكتشف أربعة مواد جديدة فائقة التوصيل وتفتح آفاق جديدة في صناعة الشرائح الإلكترونية

في دراسة رائدة حول تأثيرات الضغط العالي على الفيزياء والكيمياء، توقع الباحثون تشكل أربعة مركبات جديدة لم يسبق لها مثيل وهم Li14Cs، Li8Cs، Li7Cs، و Li6Cs.

هذه المركبات غير العادية المكونة من الليثيوم (Li) والسيزيوم (Cs)، تظهر خصائص مثل التكوين غير التقليدي، والهياكل البلورية الفريدة، والخواص الفائقة التوصيل في درجات حرارة محددة.

تمكن الباحثون من هذه الاكتشافات الغير مسبوقة بفضل خوارزمية خاصة لتوقع هيكل البلورة تسمى USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography). تستخدم الخوارزمية طرق متنوعة لحساب كيف يمكن أن تتجمع الذرات تحت ظروف مختلفة.

وجد الباحثون أن الضغط العالي يؤثر بشكل كبير على الكهرومغناطيسية، وهي القدرة على جذب ذرة والاحتفاظ بالإلكترونات، تحت الظروف العادية يقوم السيزيوم والمعروف بأنه العنصر الأكثر كهرومغناطيسية، بالتخلص من الإلكترونات، ولكن تحت الضغط الشديد يحدث العكس، إذ يأخذ السيزيوم إلكترونات الليثيوم، هذا السلوك الكيميائي الغريب يؤدي إلى تشكيل الأربعة مركبات الجديدة.

من بين المركبات المتوقعة الجديدة، يعرض Li14Cs و Li6Cs هياكل بلورية لم يسبق رؤيتها. هذه الاكتشافات نادرة وجديرة بالملاحظة في المركبات التي تتألف فقط من عنصرين. 

يتوقع العلماء أن هذه المركبات ستكون فائقة التوصيل بين درجات الحرارة من حوالي -223 درجة مئوية إلى -213 درجة مئوية (-369.4 درجة فهرنهايت إلى -351.4 درجة فهرنهايت)، وهذا قد يكون له تأثير كبير على مختلف الصناعات، وقد يقدم حلول للشرائح المتكاملة الفائقة السرعة ومواد شبكة الطاقة الفائقة الكفاءة إذا استطعنا استغلال هذه المركبات عملياً.

على الرغم من أن هذه المركبات نظرية حالياً، إلا أن توقعها يمهد الطريق لمجالات بحث جديدة، ويمكن أن يسرع التوقع الدقيق لهيكل البلورة من اكتشاف المواد الجديدة من خلال تمكين العلماء من تحديد الهياكل المحتملة قبل تركيبها. 

هذه الدراسة الرائدة لا تعمق فقط فهمنا لكيمياء الليثيوم ولكنها تقدم أيضاً رؤى محتملة في المركبات الفلزية، والتي يمكن أن توفر خصائص لا توجد في العناصر التي تتكون منها، مما يسهم في مجموعة واسعة من التطبيقات حيث يتطلب القوة العالية والمقاومة لدرجات الحرارة العالية.