ملخصات الأبحاث

تأثير بوميرانشوك ذو لف مغزلي نظائري في الجرافين الملتوي ثنائي الطبقات

.Y. Saito et al

  • Published online:

في منظومات المواد المكثَّفة، لا تميل درجات الحرارة المرتفعة عادةً إلى تشكيل الأطوار المنتظمة من المادة، وتقود إلى الوصول إلى درجات الحرارة الحرجة العليا، التي تسفر عن ظاهرة المغناطيسية والتوصيل الفائق، وظواهر أخرى، بيد أن ثمة استثناء لهذه القاعدة يتمثل في تأثير بوميرانشوك في نظير الهيليوم-3، الذي يتجمد فيه الطور السائل في الحالة القاعية عند زيادة درجة الحرارة، بسبب القصور الحراري الكبير في الطور الصلب البارامغناطيسي.

وفي هذا البحث المنشور، يبرهن الباحثون على أنَّ آلية مشابِهة تفسر ديناميات اللف المغزلي، وآليات اللف المغزلي النظائري عند النقاط المنخفضة في نطاق الطاقة في الجرافين الملتوي ثنائي الطبقات ذي الزاوية السحرية، عند درجات الحرارة المحدودة، إذ تجدر الإشارة إلى أنَّ إحدى قيم المقاومة النوعية العظمى في هذا الجرافين تظهر عند درجات حرارة مرتفعة لدى الاقتراب من بلوغ مُعامل امتلاء الشبيكة الفائقة لقيمة تبلغ -1، بالرغم من عدم وجود علامات على ظهور طورٍ مرتبط ملائم عند الحد الأدنى لدرجة الحرارة. ويُظهِر الانتقال الإلكتروني في مجال مغناطيسي مائل، والقياسات الديناميكية الحرارية للعزم المغناطيسي في مستوى المجال نفسه أنَّ القيمة العظمى للمقاومة النوعية مرتبطة بتحول طوري مغناطيسي محدود المجال، تنشئ منظومة الجرافين عنده استقطابًا محدودًا للف المغزلي النظائري.

 وتشير هذه البيانات إلى وجود آلية على غرار تأثير بوميرانشوك، يتمكن فيها القصور الحراري المرتبط بعزوم اللف المغزلي النظائري غير المنتظم في الطور المغناطيسي الحديدي من تحقيق استقرار طور يكافئ طور سائل "فيرمي"، ذي لف مغزلي نظائري غير مستقطَب عند درجات حرارة أعلى. ووجد الباحثون أنَّ القصور الحراري، المُقاس بوحدات ثابت بولتزمان، تبلغ قيمته حوالي واحد صحيح لكل وحدة مساحة خلية، وجزء ملحوظ منه يكبحه مجال مغناطيسي في المستوى نفسه بالتناسُب مع دور اللف المغزلي غير المنتظم. وبعكس الحال مع نظير الهيليوم-3، لم تُرصَد أي انقطاعات في الكميات الديناميكية الحرارية على مدى هذا التحوُّل. وتشير نتائج الباحثين إلى وجود قدر صغير من جمود اللف المغزلي النظائري، ولهذا تداعيات على طبيعة انتقال الإلكترونات عند درجات الحرارة المحدودة، وعلى الآليات الكامنة وراء انتظام اللف المغزلي النظائري، والقدرة على التوصيل الفائق في الجرافين الملتوي ثنائي الطبقات، والمنظومات الشبيهة به.