نجح فريق البحث في Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids (CPfS) في تحقيق إعداد عيوب ذرية قابلة للتحكم في أغشية النيكلات الفائقة التوصيل الرقيقة باستخدام تقنية الإشعاع الإلكتروني عالي الطاقة. هذه الدراسة، المنشورة في Physical Review Letters، تدرس بشكل منهجي تأثير العيوب الذرية على خصائص الفائقية التوصيلية، مما يوفر أساسًا جديدًا لفهم آلية الفائقية التوصيل في النيكلات.(يسار) إجراء إشعاع إلكتروني عالي الطاقة على عينة نيكلات فائقة التوصيل.(يمين) قياسات تدريجية تظهر انخفاض درجة حرارة التحول الفائق التوصيلي لعينة النيكلات الفائقة التوصيل بعد الإشعاع الإلكتروني.

تتميز المواد الفائقة التوصيل بمقاومة صفرية ومقاومة مغناطيسية كاملة، مما يجعلها ذات قيمة كبيرة في البحث الأساسي والتطبيقات التقنية. أصبحت النيكلات، كمواد فائقة التوصيل غير تقليدية جديدة، محورًا للبحوث في فيزياء المادة المكثفة منذ اكتشاف خصائصها الفائقة التوصيلية لأول مرة بواسطة فريق جامعة ستانفورد في عام 2019. مقارنة بالمواد الفائقة التوصيل النحاسية التقليدية، تظهر مواد النيكلات تشابهات واختلافات فريدة.

تعاون فريق البحث مع جامعة ستانفورد وÉcole Polytechnique في باريس، حيث استخدموا إلكترونات بطاقة ميغافولت لمعالجة عينات النيكلات عالية الجودة بالإشعاع، مما أدى إلى إدخال عيوب ذرية تدريجيًا. مع زيادة كثافة العيوب الذرية، راقب الباحثون تغيرات منتظمة في درجة حرارة التحول الفائق التوصيلي. تظهر أنواع مختلفة من المواد الفائقة التوصيل حساسية مختلفة تجاه الفوضى في الشبكة البلورية، وتساعد هذه الطريقة في تمييز النماذج النظرية لآليات الفائقية التوصيل المختلفة.

صرح باحثو Max Planck Institute: "من خلال إدخال عيوب ذرية بطريقة قابلة للتحكم، يمكننا فهم آلية توليد الفائقية التوصيل في النيكلات بشكل أعمق." لا تعمق هذه الدراسة فقط معرفتنا بمواد النيكلات الفائقة التوصيل، بل تضع أساسًا لدراسات أوسع على أنظمة مواد أخرى. توفر هندسة العيوب الذرية طريقًا تجريبيًا جديدًا لاستكشاف آليات الفائقية التوصيل.

توفر دراسة تنظيم العيوب الذرية هذه أيضًا معيارًا مرجعيًا لتحسين عمليات إعداد المواد. يُظهر إدخال العيوب الذرية القابل للتحكم عبر تقنية الإشعاع الإلكتروني أفكارًا جديدة في تعديل المواد. يستمر تقدم بحوث مواد النيكلات الفائقة التوصيل، وسيظل دور آلية العيوب الذرية اتجاهًا هامًا في البحوث المستقبلية.