المجال المغناطيسي يشغّل الموصلية الفائقة في الغرافين سريع

الأصل: "Multi-Knob Switchable Chiral Superconductivity Quartet in Rhombohedral Graphene"
arXiv:2607.06520 · 2026-07-07 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
في غرافين سداسي الطبقات اكتُشف موصل فائق يُفعَّل بواسطة المغناطيس.

عادةً لا يتوافق الموصل الفائق مع المغناطيس: فالمجال القوي يدمر الحالة التي يمر فيها التيار دون مقاومة. لكن في الطبقات الرقيقة من الكربون، الأمور مختلفة. أخذ فريق من الفيزيائيين غرافين سداسي الطبقات — ست مستويات ذرية مرصوفة بشكل معيّن (rhombohedral) — واكتشفوا أن المجال المغناطيسي قادر ليس على إطفاء الموصلية الفائقة، بل على تشغيلها.

عند مجال صفري، توجد في هذه المادة بالفعل موصلية فائقة غير تقليدية — موصلية فائقة لولبية (chiral). أزواج الإلكترونات فيها ملتوية في اتجاه واحد، مثل درج حلزوني، ولذلك تتغير المقاومة حسب اتجاه التيار. لكن عندما طبق الباحثون مجالًا قريبًا من 0.8 تسلا — تقريبًا مثل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي — ظهر وضع ثانٍ للموصلية الفائقة. يستمر هذا الوضع حتى 1.6 تسلا ويُتحكم فيه بثلاث مقابض: المجال نفسه، وكثافة الإلكترونات، والإزاحة الكهربائية بين الطبقات.

المجال المغناطيسي هنا لا يدمر الموصلية الفائقة، بل يحوّلها إلى نمط جديد — مثل إدارة مفتاح الإشعال في السيارة.

أظهرت القياسات أن هذا الموصل الفائق الذي يعمل بالمجال يولَد من حالة مغناطيسية خاصة — معدن رباعي (quarter-metal) ممغنط في الاتجاه المعاكس للحالة الأصلية. وهكذا، تمكنوا في قطعة واحدة من الغرافين من الحصول على أربع مراحل فائقة التوصيل: أربع توليفات مختلفة من السبين (spin) والوادي (valley) — وهو مؤشر كمومي يشبه نوع الإلكترون. يمكن اختيار كل واحدة منها بتغيير المعاملات الخارجية. يربط المؤلفون ذلك بتنافس بين تأثيرين: انشقاق السبين-الوادي (وهو مشابه للآلية في العوازل الطوبولوجية) وتفاعل العزوم المغناطيسية مع المجال.

الموصلية الفائقة القابلة للبرمجة تفتح الطريق أمام شبكات قد تظهر فيها جسيمات ماجورانا (Majorana) على الجدران المجالية — وهي مرشحة للحوسبة الكمومية المحمية.

الغرافين سداسي الطبقات أرق من فقاعة الصابون بحوالي مئة ألف مرة، لكنه يستوعب أربع شخصيات فائقة التوصيل في آن واحد.

الشبكات فائقة التوصيل القابلة للبرمجة مع أنماط ماجورانا تذكّر بأجهزة الكمبيوتر الكمومية في رواية "اللانهاية المقسومة" لبيرس أنتوني، حيث تُبدَّل الحالات بواسطة مجالات قوة.

العلماء
Satyendra Nath BoseMichael FaradayMichael BerryJohn BardeenFelix BlochGeorg Ohm
المفاهيم
موصلية الغرافين الفائقة موصلية فائقة ثلاثية مغناطيس فائق التوصيل