📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

المغناطيس لا يحب أن يتغلغل مجاله داخل الموصل الفائق. قطعة عادية من الرصاص، مبردة إلى درجات حرارة منخفضة جدًا، تطرد خطوط المجال المغناطيسي — وترتفع فوق المغناطيس. هذا هو تأثير مايسنر–أوكسنفيلد، المكتشف في عام 1933. حتى الآن، كان يتطلب برودة شديدة، لأن الموصلية الفائقة في المعادن لا تظهر إلا بالقرب من الصفر المطلق.

في العمل الجديد، تم تسجيل تأثير مايسنر لأول مرة عند درجة حرارة الغرفة — في بنية نانوية من السيليكون. على حوافها تشكلت قنوات موصلة، وفوقها وُضعت سلاسل من مراكز ثنائية القطب للبورون ذات طاقة ارتباط سالبة (ما يسمى بمراكز negative-U). تعمل هذه المراكز كغراء للإلكترونات: حامل الشحنة الفردي، عند مروره، يرتبط بها ويخلق ظروفًا لنقل بدون تبديد — يتدفق التيار دون خسائر.

أُجريت القياسات بطريقتين. أولاً، تم تسجيل مغنطة العينة عند وضعها في مجال مغناطيسي خارجي وعند إزالتها. ثم تم تسجيل القوة الدافعة الكهربائية (EMF) الناشئة عند ظهور التيارات التوليدية. النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام مسبار الفيروزوند وبواسطة الـEMF المستحث متوافقة بشكل جيد. وهذا يؤكد أن الاستجابة المغناطيسية ترتبط تحديدًا بالقنوات الحافية، وليس بحجم السيليكون.

يرتبط التباطؤ المغناطيسي (hysteresis) بحجم الـEMF الناتج عن التيارات التوليدية. هذا الارتباط يفتح إمكانية التسجيل الكهربائي البحت لتأثير مايسنر — دون الحاجة إلى أجهزة استشعار مغناطيسية. البنى النانوية مصنوعة بهندسة هول، أي أنها مناسبة للتكامل في الدوائر الإلكترونية الدقيقة.

السيليكون هو أساس الإلكترونيات الحديثة. إذا أمكن إعادة إنتاج الخصائص فائقة التوصيل فيه بشكل موثوق، فستظهر معالجات بدون خسائر حرارية، وأجهزة استشعار فائقة الحساسية للمجال المغناطيسي، وخطوط نقل بدون مقاومة. حتى الآن هذه تجربة مخبرية، لكنها تُظهر أن الموصلية الفائقة عند درجة حرارة الغرفة ليست خيالًا، بل هي مهمة هندسية قائمة على تقنيات السيليكون.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.09068

The Meissner-Ochsenfeld effect is demonstrated for the first time at room temperature. The diamagnetic response of a silicon nanostructure with edge channels covered by chains of negative U dipole boron centers is studied when put in (removed from) an external magnetic field. Measurements of the diamagnetic response were carried out by recording the values of magnetization and generation currents. There is good agreement between the results of measurements of the generated internal magnetic field obtained using a ferroprobe and recording the EMF induced by the occurrence of generation currents in an external magnetic field, which determines the conditions of the mechanism of the nondissipative transport in the edge channels at room temperature, which is caused by their interactions with single carriers through negative U dipole boron centers. The interrelation of the magnetization hysteresis and the magnitude of the EMF induced by the occurrence of generation currents indicates the possibilities of the electrical registration of the Meissner-Ochsenfeld effect in nanostructures manufactured within the framework of the Hall geometry.