المادة “الغامضة” الناقلة للكهرباء.. اكتشاف يحيّر العلماء
اكتشف علماء في جامعة شيكاغو الأميركية مادة جديدة يمكن إنتاجها بشكل مشابه للبلاستيك، ولكنها موصلة للكهرباء مثل المعدن.
ووفق التقرير الذي نشر في مجلة “نيتشر” العلمية، فإن المادة المكتشفة لا تتوافق مع الإطار الجزيئي المشترك لموصلات أخرى معروفة مثل المعادن، حيث تضم خليطا من الجزيئات المفككة.
ووصف معدو التقرير بأن الاكتشاف يتحدى قواعد الخصائص التي تجعل مادة ما قادرة على توصيل الكهرباء، حسبما نقلت شبكة “يو بي آي” للأنباء.
وقال أستاذ الكيمياء المساعد في جامعة شيكاغو وكبير مؤلفي الدراسة، جون أندرسون، إنه لا توجد نظرية قوية يمكنها تفسير قدرة المادة الجديدة على توصيل الكهرباء.
وأضاف أندرسون: “هناك فرضية واحدة تقول إن المادة تتشكل في طبقات. وعندما تدور هذه الطبقات، تصبح مضطربة، وتظل الإلكترونات قادرة على التحرك في أي اتجاه طالما أن الطبقات تتلامس، وتكون النتيجة في النهاية توصيل الطاقة الكهربائية“.
وبخلاف المعادن الموصلة والتي تتطلب لجعلها ناقلة للطاقة إخضاعها لأعمال شاقة تشمل الصهر والتشكيل، فيمكن تصنيع هذه المادة الجديدة بسهولة نسبية في ظل ظروف بسيطة، ما يفتح الباب أمام ابتكارات جديدة.
لماذا الجرافيت موصل جيّد للكهرباء؟
تعتمد موصليّة المواد للكهرباء (بالإنجليزيّة: Electrical conductivity) على عدد الإلكترونات الحرة الموجودة داخل ذرّات المادة، فكلّما زاد عدد الإلكترونات الحرّة داخل المادة كلّما كانت موصليّتها للحرارة أفضل، وتحتوي مادة الجرافيت (بالإنجليزيّة: Graphite) على طبقات من ذرات الكربون، وترتبط كل ذرة كربون بطبقتها بثلاث روابط تساهمية قوية، ويبقى من كل ذرة إلكترون واحد حر الحركة، إذ إن كل ذرّة كربون تحتوي على أربعة إلكترونات، ونتيجة لحركة هذه الإلكترونات وتفاعلها مع بعضها بسهولة، فإن توصيل الكهرباء فيها يكون جيّدًا، على عكس الألماس مثلًا، والذي ترتبط ذراته بجيرانها بأربع روابط تساهميةٍ قوية، ولا تترك أي إلكتروناتٍ حرة، وبالتالي فهو موصل سيء للكهرباء.
