يمكن أن يكون للضغط العالي للغاية تأثيرات غريبة في الفيزياء والكيمياء ، وفي دراسة جديدة ، أدت النمذجة عالية الضغط إلى التنبؤ بأربعة مركبات جديدة: المركبات التي لا تتشكل بالطرق العادية ، لها هياكل بلورية لم نكن نملكها أبدًا. شوهدت من قبل ، ويمكن أن تعمل كموصلات فائقة في درجات حرارة معينة.
هذه المركبات هي Li14Cs و Li8Cs و Li7Cs و Li6Cs ، وكلها تتكون من الليثيوم (Li) والسيزيوم (Cs) - ولكن ليس بالطريقة التقليدية. الأربعة جميعها عبارة عن موصلات فائقة ، مما يعني أن الكهرباء يمكن أن تتدفق من خلالها دون مقاومة أو فقدان للطاقة.
استخدم العلماء الذين أجروا الدراسة خوارزمية خاصة للتنبؤ بالبنية البلورية تسمى USPEX (توقع الهيكل العالمي: التطور Xtallography) للعثور على هذه المركبات الجديدة. تُعرف باسم الخوارزمية التطورية ، باستخدام مجموعة من الأساليب لمعرفة احتمالية ارتباط الذرات ببعضها البعض.
في هذه الحالة ، تم استخدام USPEX لتحليل كيفية تأثير الضغط العالي على الكهربية ، وهي مدى قوة جذب الذرات في عنصر كيميائي للإلكترونات وتمسكها.
اتضح أنه يحدث فرقًا كبيرًا.
يقول عالم المواد أرتيم أوغانوف: "في ظل الظروف العادية ، إذا كان هناك أي شيء نتوقع أن يجذب الليثيوم إلكترونات السيزيوم ، وهو العنصر الأكثر حساسية للكهرباء في الجدول الدوري كما يعرفه معظم الناس: من المفترض أن يتخلى عن الإلكترونات ، فترة". من معهد سكولكوفو للعلوم والتكنولوجيا في روسيا.
"ومع ذلك ، فإن العكس هو الصحيح. السيزيوم يمسك إلكترونات الليثيوم ، وهذا السلوك الكيميائي غير العادي للغاية يؤدي إلى تكوين المركبات الأربعة الجديدة."
اثنان من هذه المركبات ، Li14Cs و Li6Cs ، لهما هياكل بلورية لم يتم رؤيتها من قبل. هذا نادر في المركبات التي تتكون فقط من عنصرين ، مما يجعل هذا الاكتشاف غير متوقع وأكثر بروزًا.
بالنسبة إلى الموصلية الفائقة ، فإن هذه المركبات ستصبح موصلات فائقة بين درجات حرارة تتراوح بين سالب 223 درجة مئوية إلى سالب 213 درجة مئوية (سالب 369.4 درجة فهرنهايت إلى سالب 351.4 درجة فهرنهايت) ، كما يتوقع الباحثون.
يمكن أن يجعلها مفيدة للرقائق الدقيقة فائقة السرعة لمواد شبكة الطاقة فائقة الكفاءة ، إذا تمكنا من معرفة كيفية بناء الموصلات الفائقة عمليًا من هذه المركبات المكتشفة حديثًا.
"بالتأكيد ، من وجهة نظر تكنولوجية ، فإن درجات الحرارة الحرجة هذه ليست جيدة مقارنة بما رأيناه في البولي هيدريد - المركبات الغنية بالهيدروجين لبعض المعادن" ، كما يقول أوغانوف.
"ومع ذلك ، فإن هذه الدراسة تعمق فهمنا لكيمياء الليثيوم ، والليثيوم على هذا النحو يمكن أن يكون مثيرًا للاهتمام بالنسبة إلى الموصلية الفائقة ، ربما في شكل مركب ليثيد افتراضي - حتى الآن لا نعرف ما إذا كان موجودًا أو كيفية تهجئته."
تعتبر المركبات المعدنية مثل هذه مفيدة في مجموعة متنوعة من المواقف ، خاصة عندما تكون هناك حاجة إلى قوة عالية ومقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. يمكنهم أيضًا تقديم خصائص معينة غير موجودة في العناصر المكونة منها.
بينما لا يتم توقع هذه المركبات الجديدة إلا في الوقت الحالي ، فإنها تفتح مجالات جديدة للعلماء لاستكشافها في المستقبل - والتنبؤ بها مسبقًا يعني أنه يمكننا تحديد المواد التي ستكون مفيدة للغاية بشكل أسرع.
إرسال تعليق