التوصيل الفائقة   الموصلات

( مث�ل(Insulatorsتقس�م الم�واد من حيث ق�درتها على توص�يل الكهرب�اء إلى ع�وازل )مث��ل الس��يليكون، و موص��الت  ( Semiconductors)الخش��ب، وأنص��اف الموص��الت

Conductors)وه��و م��ايعرف باس��م الموص��الت Fاخ��را Fمثل النح��اس، و لكن هن��اك نوع��ا (Superconductorsفائقة التوصيل )

والموصالت فائقة التوصيل سميت هكذا نظرا ألنها عند درج��ة ح��رارة معين��ة )منخفض��ة نسبيا( تصبح مقاومتها للكهرباء مساوية للص��فر، وتص��بح ق��درتها على التوص��يل فائق��ة جداF، حيث أنه إذا ما وجد تيار كهربى فى حلقة متصلة من هذه المادة فإنه سوف يسرى

داخل الحلقة بدون وجود مصدر للجهد الكهربى.

 

نبذة تاريخية

كان االعتقاد الس�ائد أن جمي�ع الم�واد تص�بح فائق�ة التوص�يل للكهرب�اء1911قبل عام ولكن فى تل��ك الس��نة لوح��ظ أن م.273oفقط عند درجة ح��رارة الص��فر المطل��ق أى -

م269o -  مطل��ق أى4الزئبق النقى تصبح مقاومته مس��اوية للص��فر عن��د درج��ة ح��رارة لق��د ك��ان ه��ذا ويمكن الحصول على هذه ال��درجات المنخفض�ة بتس��ييل غ��از الهيلي��وم.

االكتشاف مثيرا الهتمام الكثير من العلماء إليجاد تفس�ير علمى له�ذه الظ�اهرة وخاص�ة بعد أن وجد أن هناك مواد أخرى له�ا نفس الخاص�ية عن�دما ت�برد وه�ذا م�ا ك�ان مخالف�ا

ولكن تسييل غاز الهيليوم مكل�ف ج�دا من ناحي�ة مادي�ة، ول�ذلك لالعتقاد السائد انذاك. إلى م��ركب1986كان البحث فى هذا المجال محدوداF جداF إلى أن تم التوص��ل فى ع��ام

م،180oعند درج��ة ح��رارة -  YBa2Cu3O7فائق التوصيل للكهرباء، رمزه الكيميائى هو ويمكن الحصول على هذه الدرجة بتسييل غار النيتروجين و ه��ذا غ��ير مكل��ف و من هن��ا بدأت البحوث و التجارب العلمية تنشط لمحاول�ة فهم ه�ذه الظ�اهرة وكيفي�ة اس�تغاللها فى تطبيقات صناعية و تكنولوجية، و كذلك فى البحث عن م�واد تك�ون مقاومته�ا ص�فر

م.25oعند درجات حرارة الغرفة أى

 

و ذلك  YBa2Cu3O7يوضح هذا الشكل كيف أن مغناطيساF دائماF يرفع قرصاF من مادة ال�م269oعندما يبرد بسائل النيتروجن إلى درجة حرارة -

 

 

خصائص هذه المواد

للتي��ار عند درجة حرارة معينة تعرف بدرجة حرارة التح��ول تص��بح مقاومت��ة ه��ذه الم��وادالكهربى مساوية للصفر.

 

اكتشف كذلك أن هذه المواد عند درجة حرارة التحول حساسة جداF للمجال المغناطيسى، حيث تنفر المج��ال المغناطس��يى الخ��ارجى أى أنه��ا تعكس المج��ال المغناطيس��ى مهم��ا

ضعفت شدته.

هاتان الخاصيتان فتحت األبواب أمام العلماء الستغاللها فى ابتكارات واختراعات ذات)كفاءة عالية تدخل فى معظم مجاالت العلوم والتكنولوجيا، حيث أن هذه المواد

Superconductors) سوف تحل محل أنصاف الموصالت (Semiconductors)التى تدخل األن فى صناعة الترانسيستور و الدوائر االلكترونية المتكاملة.

 

بعض التطبيقات الهامة

إن اكتشاف مواد فائقة التوصيل للكهرباء عند درجات حرارة مرتفعة نسبيا سوف أول هذه التطبيقات هو الحصول على يجعلها تدخل فى تركيب كل جهاز ممكن تصوره.

وسيلة غير مكلفة لنقل التيار الكهربى، ألن التكاليف المادية لنقل التيار عبر أسالك النحاس مرتفعة نظرا للفقد الكبير فى الطاقة على شكل حرارة متبددة نتيجة مقاومة

السلك النحاسى، كذلك إذا ما قارنا قيمة التيار الذى يمكن نقله عبر السلك النحاسى أمبير لكل سنتيمتر مربع بينما فى السلك المصنوع من مركب ال�100حيث تبلغ شدته

YBa2Cu3O7  أمبير لكل سنتيمتر مربع.100000تبلغ

كذلك فإن هذه المواد لها تطبيقات عديدة فى مجال االلكترونيات لما تمتاز به من قدرة عالية فى فتح و إغالق الدائرة الكهربية لتمرير التيار ومنعه، وهذا يشكل العنصر

أساسى فى بنية الكمبيوتر والبحث جارى األن إلدخال هذه المواد فى صناعة السوبركمبيوتر، وإذا ما توصل إلى ذلك فإن هذا سوف يؤدى إلى تطور كبير فى مجال

أما فى مجال الطب فقد تم صناعة أجهزة ذات حساسية عالية جدا للمجاالت الكمبيوتر. المغناطيسية المنخفضة الشدة، وتستخدم األن كبديل للمواد المشعة المستخدمة فى

تشخيص األمراض التى قد تصيب الدماغ، حيث يتم الكشف عن التغير فى المجال تسال، وهذا مقدار صغير جداF 13-10المغناطيسى المنبعث من الدماغ والتى تبلغ شدته

لكن تلك األجهزة قادرة على قياسه، كذلك يمكن بدقة تحديد مصدر األشارات العصبية وأيضا يمكن أن تستخدم فى البحث عن المعادن الدفينة فى باطن  الصادرة من الدماغ

األرض وعن مصادر المياه والنفط ألنها تحدث تغيراF طفيفاF فى المجال المغناطيسىلألرض وهذا التغير يمكن التقاطه بواسطة هذه األجهزة.

 

 

الياب�ان تم تص�ميم قط�ار يعم�ل على وهنالك أيض�ا تطبيق�ات على مج�ال أوس�ع، ففى ت��برد ه��ذه القض��بان إلى درج��ة قضبان مصنوعة من هذه المواد فائقة التوصيل، وعندما

القض��بان نتيج��ة التن��افر الح��رارة المطلوب��ة ف��إن القط��ار بكامل��ه يرتف��ع عن س��طح مما يقلل من استهالك المغناضيسى ويصبح وكأنه يسير على الهواء وهذا يمنع األحتكاك

..الوقود