מערבולות מגנטיות במוליכי על

"למרות הידע הרב שצברנו על התכונות של מוליכי העל, עדיין קיימים פערים גדולים בהבנת הסיבות לכך שחומרים שונים הופכים, בתנאים מסוימים, למוליכי-על, או כיצד הם עושים זאת", אומר פרופ' זלדוב.

פרופ' אלי זלדוב. צילום מכון ויצמן
פרופ' אלי זלדוב. צילום מכון ויצמן

הנה מתכון למגנט מרחף: קחו גוש של חומר קרמי ובו מעט נחושת מחומצנת, קררו אותו ל-169 מעלות צלסיוס מתחת לאפס, שימו את המגנט בזהירות מעל החומר, שחררו את הידיים ותיהנו. פעולה עוצרת נשימה זו משכנעת כל מי שמבקר במעבדתו של פרופ' אלי זלדוב במחלקה לפיסיקה של חומר מעובה במכון ויצמן למדע, בקסם של מוליכות-העל. אולם חשיבותה של התופעה נובעת, כמובן, לא רק מיכולתה לייצר "טריקים" כמו מגנטים מרחפים. התקנים לא מעטים מבוססים כיום על תכונת מוליכות-העל. החל ממסננים אלקטרוניים במרכזיות טלפונים סלולריים ורכבות הנעות במהירות גבוהה כשהן מרחפות מעל לפסים, וכלה במערכות MRI המשמשות למחקר ולאבחון רפואי.

"למרות הידע הרב שצברנו על התכונות של מוליכי העל, עדיין קיימים פערים גדולים בהבנת הסיבות לכך שחומרים שונים הופכים, בתנאים מסוימים, למוליכי-על, או כיצד הם עושים זאת", אומר פרופ' זלדוב.

אחת העובדות הידועות זה כבר למדענים היא, ששדות מגנטיים יכולים לשבש ולהרוס את מוליכות-העל של החומר. לכן, מוליכי-על "מגינים על עצמם" על-ידי דחיית כל שדה מגנטי חיצוני שאליו הם נחשפים – תופעה הקרויה "אפקט מייסנר". עם זאת, סוגים מסוימים של מוליכי-על מאפשרים לשדה מגנטי לחדור לתוכם תוך שהם שומרים על תכונת מוליכות-העל שלהם. הם עושים זאת על ידי פירוק השדה החודר ל"איים" קטנים אשר מקבלים צורה של מערבולות דמויות צינור. במצב כזה, מוליכות-העל נהרסת במרכזה של המערבולת, אך נשמרת מחוצה לה. כאן עולה קושי הנובע מכך שהמערבולות זזות בנוכחות זרם חשמלי – תנועה אשר גורמת להתנגדות לזרם. כך פוגעות המערבולות במוליכות-העל של החומר, והופכות אותו ליעיל רק במעט מחוט נחושת (מוליך) רגיל. דרך אחת למנוע את התהליך הלא-רצוי הזה, ולחסום את תנועת המערבולות, היא לקבע אותן לפגמים במוליך-העל. כשמכניסים פגמים מתוכננים היטב למוליך-על, הזרם זורם ביעילות רבה יותר.

שדות מגנטיים מהווים מרכיב הכרחי במרבית היישומים של מוליכי-העל. לכן, הבנה מלאה של הפיסיקה העומדת בבסיס המערבולות היא בעלת חשיבות יישומית רבה. באחרונה הצליחה קבוצת מדענים מאוניברסיטת סטנפורד, ובהם בוגר מדרשת פיינברג, ד"ר אופיר אוסלנדר, ופרופ' זלדוב ששהה במקום בשנת שבתון, לפתח שיטה חדשה וייחודית, המאפשרת למדענים לבחון את המערבולות במבט קרוב מאי-פעם. בדרך זו הצליחו לחשוף נתונים חדשים על המבנה והדינמיקה של המערבולות, ועל הפגמים המיקרוסקופיים המקבעים אותן.

השיטה הייחודית שפיתח צוות המדענים, אשר פורסמה באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Physics, מבוססת על מיקרוסקופ כוח אטומי. באמצעות המחט המגנטית הזעירה של המיקרוסקופ הצליחו המדענים לא רק למדוד את תכונותיה הפיסיקליות של מערבולת בודדת, אלא גם לשנות את מיקומה באופן ידני בתוך מוליך-העל. כך הראו, כי באמצעות חקירת השינויים המתחוללים במערבולת בודדת ניתן להבין את יחסי הגומלין שבין המערבולות לבין הפגמים במוליך-העל.

תובנות אלה, הנוגעות לפרטים הקטנים, מאפשרות ליצור "תמונה רחבה" של התנהגות מוליכי-על – הנחוצה לצורך יישום טכנולוגי יעיל שלהם. המחקר של פרופ' זלדוב ושותפיו כבר הוביל למספר תוצאות מפתיעות, הנוגעות לאחד ממוליכי-העל הנחקרים ביותר, אשר עשוי מחומר הקרוי YBCO . באמצעות מחקר של מערבולות בודדות הראו החוקרים, כי המבנה הפנימי של החומר מגוון הרבה יותר ממה שסברו עד כה. ממצאים מעניינים נוספים קשורים לתנועה של המערבולות. כך, למשל, התגלה כי טלטול של המערבולת במהלך הזזתה מאפשר להעביר אותה מרחקים גדולים הרבה יותר. ממצאים אלה עשויים להיות חשובים להבנת התנהגותן של המערבולות בנוכחות זרם חשמלי. יתרונה החשוב של השיטה החדשה הוא ביכולתה להשיג מידע על המתחולל בתוך מוליך-העל, בניגוד לשיטות אחרות המאפשרות לחקור את פני השטח בלבד. עם זאת, רבים מממצאי המחקר אינם ברורים די צורכם, ודרושות בדיקות נוספות – עליהן עובדים המדענים בימים אלה. בנוסף, למרות יתרונותיו של מיקרוסקופ הכוח האטומי, השימוש בו מהווה מדידה פולשנית – משום שהמחט המגנטית הזעירה מגיבה עם המערבולות שבחומר. פרופ' זלדוב וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה במכון ויצמן למדע, מחפשים כעת דרכים לא פולשניות לביצוע מדידות ושינויים של מערבולות בודדות, בתקווה לקדם את ההבנה של התנהגות מוליכי-העל צעד נוסף קדימה.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

19 תגובות

  1. ההסבר שלך נכון למה שאתה חושב בלבד , אך קים תאוריה נוספת למולך על ואפילו אתה לא קרוב לדעת מהוא מליך על למרות שאתה למדתה באניברסיטה. נראה שזה שכתב את הכותרת יודיע מהוא התשובה למולך העל דהינו יש לו ידע לבנות מוליך על שיגרם לצלחת מעופפת לטוס קרוב למהרות האור מיספר הטלפון 0523813060 לא בשבת

  2. ההסבר שלך נכון למה שאתה חושב בלבד , אך קים תאוריה נוספת למולך על ואפילו אתה לא קרוב לדעת מהוא מליך על למרות שאתה למדתה באניברסיטה. נראה שזה שכתב את הכותרת יודיע מהוא התשובה למולך העל דהינו יש לו ידע לבנות מוליך על שיגרם לצלחת מעופפת לטוס קרוב למהרות האור מיספר הטלפון 0523813060 לא בשבת

  3. ההסבר שלך נכון למה שאתה חושב בלבד , אך קים תאוריה נוספת למולך על ואפילו אתה לא קרוב לדעת מהוא מליך על למרות שאתה למדתה באניברסיטה. נראה שזה שכתב את הכותרת יודיע מהוא התשובה למולך העל דהינו יש לו ידע לבנות מוליך על שיגרם לצלחת מעופפת לטוס קרוב למהרות האור מיספר הטלפון 0523813060 לא בשבת

  4. אדם זקן הופך לצעיר. לציין כי טאורית שדה המגנטית סביב הצלחת המוצעת לבניה לכול המעונין.הנה זאת במקום לטוס במהירות האור האטומים מסתובבים סביב הצלחת על כן אין צורך לטוס במהירות האור נדי להיות צעיר. יש לי בית בשובי מליון וחצי שקל הפוך אותי לצעיר והבית יהיה שלך. הגב להדעה זו.

  5. תאוריה מענינת מאוד –מי שבונה את הצלחת המעופפת בהצלחה הוא יהיה המלירדר בין לילה כול חברה תרצה זכויות על ההמצאה.

  6. כיתבו באתר גוגל —צלחת מעופפת אמיתית–תאוריה כיצד להקיף את הצלחת המעופפת בשדה מגנט בעוצמה אדירה ראה תוכנית בניה.

  7. אהוד, מודל קלאסי של חומר מוליך חסר התנגדות אינו זהה בתכונותיו לעל-מוליך. אפקט מייסנר וכל נושא המערבולות המגנטיות שמוצג בכתבה הזו לא היו מתקיימים במודל כזה.

  8. אל אבי בליזובסקי
    תודה.
    ואם אתה כבר מדבר איתו אולי תבקש ממנו שאת פרסומת הפלאש של הגב התפוס או מה שזה כל פעם.
    לדאוג שלא יקפוץ מצד ימין של המסך לצד השמאלי.
    זה מכסה את טור התגובות כולו בחציו השמאלי.
    אני לא היחיד שזה קורה אצלו. וזה בדפדפן תיקני של מיקרוסופט.כולל כל העידכונים..

  9. לנברא

    את התופעות הנצפות של מוליכות על ניתן להסביר בקלות על ידי פיסיקה קלסית, פשוט יש צורך להניח
    כי קיים חומר מוליך ללא התנגדות. הבעיה מתחילה כאשר מחפשים את המודל המיקרוסקופי הנמצא בבסיס התופעה. כדי להסביר על מוליכות "נורמלית" נדרשו 46 שנים . מיטב המוחות עבדו על הבעיה ללא הצלחה- אינשטיין, פיינמן, לנדאו ועוד. את המודל המקרוסקופי הציעו לבסוף ברדין קופר ושריפר
    (BCS) שעל שמם קרוי המודל. לגבי על-מוליכות בטמפרטורות גבוהות טרם נמצא ההסבר…

  10. אל מר אבי בליזובסקי.
    כשיש בצד לוגו של מכון וויצמן הייתי מצפה להגיע לשם ולא שתמשיך להתקרצץ לי לאתר שלך.
    אז היכן צריך לחפש את הלינק חוץ מגוגל.
    זה כמו החידה לילדים בעיתון היכן מסתתר הלינק.

  11. בכל אתר נורמאלי, קרדיט של כותב מביאה לכל הכתבות שלו באותו אתר. הרי זה מה שהגולשים מחפשים באופן אינטואיטיבי. גם בכתבות של אתר הידען המפתרסמות ב-YNET אין קישור לאתר הידען בקרדיט אלא בקישורים נפרדים. והאם פורטל PC.CO.IL הוא אתר זול?
    לחץ שם על השם שלי ותראה שתגיע לרשימת הכתבות שלי באותו אתר ולא למשל באתר הידען.

  12. אל מר אבי בליזובסקי.
    ואם כל הלינקים הם כאלו זה מעודד לדעתך?
    למה אתה לא יכול ליהיות ככל אתר אחר נורמאלי לתת לינק נורמאלי לדברים בשם אומרם.
    אתה הרי לא אתר שמוכר דברים בכח וודאי שאינך מעונין להדמות לאתרים זולים מהסוג הזה או שמא כן.
    זה מרגיז וחבל כי ממש לא עושה תיאבון לשוטט ככה כאן.

  13. עמי:
    להרחיב את דברי אבי – הקישור שאתה רואה שם הוא קישור אל הכותב ומצביע על כל הכתבות שפרסם אתר הידען מפרי עטו של אותו כותב.
    בכתבות של ד"ר אסף רוזנטל, למשל, תמצא שם קישור לכתבותיו של אסף רוזנטל באתר הידען.

  14. זה משנה באמת….???- טסלה(ניקולה) הגיע להישגים עם מוליכים ומוליכי על לרמות שכנראה עוד אנו רחוקים מהן באופנים מסויימים – ההמצאות הגדולות חובלו בגלל שיקולים כלכליים.
    מדענים מתעסקים כה במרץ לרוב בבעיות כל כך מסוימות רק כדי לתת גם למוחות הגדולים משהו להתעסק איתו בזמן שבעיקר מה שמופץ היא דת השקר שמלאימה חלקים כה גדולים מהמדע כביכול לרשותה לפעמים.
    הבריחה מהבנה אל מדע הוא מחלה קשה בעולמנו , דת השקר ממשיכה ,
    יום טוב

  15. אל מר בליסובסקי
    מדוע הלינק לוויצמן מופנה חזרה לאתר שלך.
    אתה חושב שכך תתפוס יותר גולשים?
    זה מעצבן.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן