طور باحثون في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا السويدية تصميمًا جديدًا للمواد فائقة التوصيل، يحل العقبة الرئيسية المتمثلة في عمل الموصلية الفائقة في درجات حرارة أعلى وتحملها للمجالات المغناطيسية القوية. من المتوقع أن يمهد هذا الاختراق الطريق أمام أجهزة إلكترونية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وتقنيات الكم.

حاليًا، تستهلك الأجهزة الرقمية ومراكز البيانات وشبكات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات ما يقرب من 6% إلى 12% من استهلاك الكهرباء العالمي. تُعتبر المواد فائقة التوصيل، بسبب قدرتها على توصيل الكهرباء دون فقدان للطاقة، حلاً محتملاً لتعزيز كفاءة الطاقة، لكن التطبيق العملي يواجه تحديات مثل درجات الحرارة المنخفضة للغاية وتداخل المجالات المغناطيسية.

استخدم فريق البحث في تشالمرز موادًا قائمة على الكوبرات، وقام بتعديل سطح الركيزة على المستوى النانوي، مما أدى إلى تعزيز أداء التوصيل الفائق. قالت البروفيسورة فلوريانا لومباردي، أستاذة فيزياء أجهزة الكم: "من خلال تشكيل السطح الذي يلتصق به الموصل الفائق، تمكنا من تحفيز التوصيل الفائق في درجات حرارة أعلى من ذي قبل. كما اكتشفنا أن المادة تحافظ على حالة التوصيل الفائق حتى عند تعرضها لمجال مغناطيسي قوي."

وأضاف الباحث إريك فالبرغ من معهد RISE السويدي: "نظرًا لأن ذرات الركيزة مرتبة بنمط محدد، فإنها يمكن أن 'توجه' كيفية ترتيب الذرات في الطبقة فائقة التوصيل. من خلال تغيير تصميم سطح الركيزة، تمكنا من التأثير على أداء التوصيل الفائق وضمان بقائه عند درجات حرارة أعلى وعند تطبيق مجال مغناطيسي قوي."

يفتح هذا التقدم أبوابًا جديدة لتطبيق المواد فائقة التوصيل في الأجهزة الإلكترونية الموفرة للطاقة ومكونات الكم وتقنيات المجالات المغناطيسية القوية. وأشارت لومباردي: "هذا يدل على أن التغييرات الصغيرة على المستوى النانوي يمكن أن يكون لها تأثير حاسم، وربما حتى تحرير الإمكانات الكاملة للتوصيل الفائق في الأجهزة الإلكترونية المستقبلية."