على مدى أربعين عامًا، افترض باحثو الموصلات الفائقة عالية الحرارة القائمة على النحاس أن بلوراتها متجانسة من الداخل إلى الخارج. وقد أظهرت دراسة جديدة أجراها علماء من جامعة ووريك ومصدر الإشعاع السنكروتروني الأوروبي (ESRF) عكس ذلك: فالمادة عبارة عن فسيفساء من بنى مختلفة.
إن اكتشاف عام 1986 — الكوبرات — كان يبشر بثورة في نقل الطاقة دون خسائر. وقد بُنيت جميع النظريات والحسابات على تصور شبيكة بلورية واحدة. والآن دُحض هذا التصور.
وباستخدام الانعراج السيني ثلاثي الأبعاد (3DXRD)، تمكن الفريق لأول مرة من النظر عميقًا داخل عينة LESCO — وهي كوبرات من اللانثانوم والإيروبيوم والسترونشيوم. وقد كشف المسح من درجة حرارة الغرفة حتى 100 كلفن عن ترتيبين ذريين مختلفين تفصل بينهما حدود عريضة على نحو غير معتاد — نحو 150 نانومتر.
وهذه الحدود، بحسب ما يقوله الكيميائي مارك سين، لا تفصل بين المناطق فحسب، بل تعيق الموصلية الفائقة فعليًا. فالإلكترونات، التي يُفترض أن تشكّل أزواجًا وتتحرك دون مقاومة، تصطدم بعوائق في هذه المناطق.
وتفسر النتيجة سبب عمل بعض العينات أفضل من غيرها، وتقتضي إعادة النظر في كثير من القياسات السابقة. وينبغي للنماذج المستقبلية أن تأخذ هذا التباين الداخلي في الحسبان.
وسيكشف أسلوب 3DXRD، الذي أصبح ممكنًا بفضل تحديث ESRF، عن بنى «خفية» مماثلة في مواد أخرى أيضًا. والسؤال المطروح الآن هو: هل ينبغي اعتبار الكوبرات مادة واحدة أم مجموعة من عدة مواد في بلورة واحدة.
إن فهم البنية الحقيقية يقرّب التطبيق العملي للموصلات الفائقة عند درجات حرارة أعلى.
