שתפו‬        

ד"ר דניאל מדר

מצב צבירה חדש יגרום לכם לרחף

30 ביוני 2015



 

כולנו מכירים את שלושת מצבי הצבירה הרגילים והיציבים: מוצק, נוזל וגז. אך בתנאי מעבדה, מוכרים למדענים עוד 15 מצבי צבירה. חלקם קיימים במצבי קיצון ביקום, או סתם במקומות מוזרים – יש מצב צבירה שהתגלה בעין של תרנגולת (!). התגלית האחרונה בתחום מצבי הצבירה המוזרים, שהתגלתה ביפן, עשויה לפרוץ דרכים חדשות באלקטרוניקה ובטכנולוגיה ולהפוך אותן ליעילות ולחסכוניות הרבה יותר. ניתן יהיה לפתח רכבות מהירות וזולות, מאיצי חלקיקים חסכוניים באנרגיה, מכשירי MRI זולים, ואולי אפילו סקייטבורד מרחף.

רכבת מאגלב מרחפת בשנגחאי. צילום: Jody McIntyre, Flickr
רכבת מאגלב מרחפת בשנגחאי. צילום: Jody McIntyre, Flickr

כדי להבין את התגלית החדשה, צריך להבין מהי מוליכות-על. מוליכות-על היא מצב צבירה אשר התגלה בשנות החמישים, והיא בעצם חומר מוצק אשר מקורר לטמפרטורה נמוכה מאוד, למשל 243- מעלות צלזיוס, שבה האלקטרונים שלו יכולים לזרום ללא חיכוך בתוך החומר. ניתן להשוות זאת להבדל בין גרירת ספה כבדה על רצפה מחוספסת – אז צריך הרבה כוח כדי להזיז אותה – לבין גרירת ספה עם גלגלים על רצפה חלקה – אז ניתן לגלגל אותה בדחיפה קלה, כמעט ללא השקעת אנרגיה. בעל-מוליך לא אובדת אנרגיה כאשר האלקטרונים זורמים בתוך החומר, מה שיוצר מערכת אלקטרונית מיוחדת שאינה מתחממת מזרם חשמלי חזק.

באמצעות חומרים על-מוליכים ניתן ליצור אלקטרו-מגנטים חזקים, כמו אלה שמאפשרים את ריחוף  רכבת המאגלב הסינית במהירות מדהימה של 430 קמ”ש ובשקט מפתיע. על-מוליכים משמשים גם במכשירי MRI, שמשמשים לקבלת תמונה מפורטת של פנים הגוף והפכו לכלי בדיקה חשוב ומציל חיים בבתי חולים רבים. החיסרון בעל-מוליכים, הוא שיש להשקיע אנרגיה רבה בקירורם.

חוקרים מיפן גילו לאחרונה מצב צבירה חדש, אשר נקרא מתכת ג'אן-טלר. מתכת זו יכולה לשמש כעל-מוליך בטמפרטורות גבוהות יחסית, 135- מעלות צלזיוס. המשמעות היא שבמידה ויהיה אפשר להוציא פיתוח זה מהמעבדה, ניתן יהיה לייצר מערכות אלקטרוניות בעלות תכונות של על-מוליכים בצורה זולה ביותר. מצב צבירה זה מיוחד בכך שניתן לעבור בין מצב של חומר על-מוליך למצב של חומר מבודד (שאינו מוליך חשמל) באמצעות יצירת לחץ על החומר – תכונה שתוכל אולי ליצור מעגלים חשמליים מתוחכמים שלא נראו כמותם.

סקייטבורד מרחף אמנם לא יהיה גאדג'ט נפוץ בשנת 2015, אבל בזכות מתכת ג'אן-טלר, יש סיכוי שב-2020 כבר תוכלו לרחף לעבודה.




שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית