كيف حطمت عملية التبريد بالضغط الرقم القياسي للموصلات الفائقة

في تطور ملحوظ وإيجابي¹ في مجال علم المواد، حطم باحثون في جامعة هيوستن (UoH) رقماً قياسياً قائماً منذ زمن طويل في مجال الموصلية الفائقة. في 19 مارس 2026، أعلن الفريق بقيادة الفيزيائيين تشينغ وو تشو وليانغزي دينغ² لقد حققوا الموصلية الفائقة عند درجة حرارة قياسية بلغت 151 كلفن (-122 درجة مئوية) تحت الضغط الجوي. هذا الإنجاز ليس مجرد رقم قياسي، بل يمثل تحولاً جذرياً في كيفية تعامل العلماء مع "الهدف الأسمى" في الفيزياء: السعي لتحقيق مقاومة كهربائية صفرية عند درجة حرارة الغرفة وفي ظل الظروف الجوية العادية.

باستخدام تقنية متطورة تُعرف باسم التبريد بالضغط - وهي عملية مشابهة لتلك المستخدمة في صناعة الماس الصناعي - تمكن الفريق من "تثبيت" حالات إلكترونية عالية الضغط تختفي عادةً بمجرد تخفيف الضغط. هذا الإنجاز يقربنا بشكل كبير من... التقدم في مجال الموصلية الفائقة مطلوب لإشعال ثورة تكنولوجية جديدة، من شأنها أن تُغير كل شيء بدءًا من شبكات الطاقة العالمية وصولًا إلى كفاءة مراكز البيانات الحديثة.

لفهم أهمية هذا الأمر، دعونا ننظر إلى السياق التاريخي للمادة المستخدمة: وهي مادة نحاسية أساسها الزئبق تُعرف باسم Hg1223. منذ عام 1993، احتفظت هذه المادة بالرقم القياسي لأعلى درجة حرارة تحت الضغط الجوي، وهي 133 كلفن (-140 درجة مئوية). إن قدرة فريق هيوستن على رفع هذا الحد بمقدار 18 كلفن تُظهر أن حدود المواد المعروفة لم تُبلغ بعد. هذا النهج غير التقليدي يُحاكي اكتشافات حديثة أخرى، مثل... غرافين بزاوية سحرية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا البحث، الذي يتلاعب بالمثل بالهياكل الذرية لتحفيز حالات المقاومة الصفرية حيث بدت مستحيلة في السابق.

ميكانيكا انعدام المقاومة والضغط المحيط

تعتمد الموصلية الفائقة على تكوين أزواج إلكترونية هشة قادرة على الحركة عبر الشبكة البلورية دون الاصطدام بالذرات، مما يُسبب فقدانًا للحرارة والطاقة. عادةً ما تعمل الحرارة أو "الاهتزازات" على تفكيك هذه الأزواج. ورغم أن تطبيق ضغط هائل يُمكن أن يُقرّب الذرات من بعضها لتقوية هذه الأزواج، إلا أن هذه الحالة تُفقد في أغلب الأحيان بمجرد إزالة الضغط. إن نجاح جامعة هيوستن في الحفاظ على هذه الخصائص عند الضغط الجوي يُزيل أحد أكبر عوائق التسويق التجاري: الحاجة إلى خلايا سندان الماس الضخمة والمكلفة للحفاظ على المادة فعّالة.

يأتي هذا التطور في وقت يستكشف فيه المجتمع العلمي مجموعة واسعة من الموصلات الفائقة "غير التقليدية". بينما كان العالم مفتونًا لفترة وجيزة بـ الموصل الفائق LK-99 تزعم الأبحاث الحالية حول Hg1223 أنها توفر مسارًا قابلًا للتكرار وخاضعًا لمراجعة الأقران. علاوة على ذلك، فإن اكتشاف آليات جديدة، مثل الموصلية الفائقة في طبقة WSe2 الملتويةيشير هذا إلى أننا ندخل حقبة يمكن فيها هندسة المواد بدقة لتناسب بيئات إلكترونية محددة.

التحول نحو الأنظمة العملية

يمثل التحول إلى التشغيل تحت الضغط الجوي نقلة نوعية في مجال البحث والتطوير الصناعي. فعندما تكون المادة مستقرة في الظروف العادية، يمكن دراستها وتصنيعها باستخدام أدوات المختبرات القياسية بدلاً من معدات الضغط العالي المتخصصة. ويُعد تسريع حلقة التغذية الراجعة بين الاكتشاف والتطبيق أمرًا بالغ الأهمية لابتكار الجيل القادم من الأجهزة الموفرة للطاقة. ونشهد اتجاهًا موازيًا في البحث عن موصلات فائقة عالية الحرارة خالية من النحاس، حيث يتمثل الهدف في إيجاد مواد أكثر وفرة وأسهل في المعالجة لا تتطلب بيئات قاسية.

سجل إنجاز هام في مجال الموصلات الفائقة: التسلسل الزمني الأخير

2026 المبكر

بدأ فريق جامعة هيلزبره تجاربه على Hg1223، مع التركيز على فرضية أن الهياكل الإلكترونية الناتجة عن الضغط يمكن "إخمادها" إلى حالة شبه مستقرة عند ضغط الغرفة.

فبراير 2026

أظهرت الاختبارات الأولية باستخدام التبريد بالنيتروجين السائل مع التبريد بالضغط نتائج واعدة، مما يشير إلى أن درجة حرارة الانتقال (Tc) تظل مرتفعة حتى بعد تخفيف الضغط.

12 آذار، 2026

أكد الباحثون تسجيل درجة حرارة انتقال قياسية بلغت 151 كلفن (-122 درجة مئوية) عند الضغط الجوي المحيط. وهذا يُقلّص الفجوة نحو درجة حرارة الغرفة بمقدار 18 درجة أخرى، ليتبقى هدفٌ يبلغ حوالي 140 درجة مئوية للتشغيل الفعلي عند درجة حرارة الغرفة.

19 آذار، 2026

تم نشر النتائج، التي توضح بالتفصيل تسلسل التبريد بالضغط كمسار قابل للتطبيق لتحقيق استقرار الأطوار ذات درجة الحرارة العالية في الكوبرات والأكاسيد المعقدة الأخرى.

التأثير على الحوسبة الكمومية والطاقة

قد تكون الآثار المترتبة على قطاع التكنولوجيا عميقة للغاية. ففي عالم الحوسبة الكمومية، غالباً ما يؤدي البحث عن الكيوبتات المستقرة إلى مواد غريبة مثل... موصل فائق ثلاثي Nbreوالتي يمكنها التعامل مع المجالات المغناطيسية بشكل أكثر متانة. ومع اتجاه الموصلية الفائقة نحو درجات حرارة أعلى وضغوط أقل، يمكن تبسيط أنظمة التبريد المطلوبة للمعالجات الكمومية - والتي هي حاليًا عبارة عن "ثلاجات تخفيف" ضخمة ومكلفة بملايين الدولارات - بشكل كبير.

إلى جانب الحوسبة، يُعدّ قطاع الطاقة الأكثر استفادةً. إذ يُفقد ما بين 5% و10% من إجمالي الكهرباء المولدة على شكل حرارة أثناء نقلها عبر أسلاك النحاس. وتُعتبر الكابلات فائقة التوصيل، التي تعمل عند درجة حرارة -122 درجة مئوية، أكثر كفاءةً وأسهل صيانةً من تلك التي تتطلب درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق، مع أنها لا تزال بحاجة إلى التبريد. ويُوفّر هذا الإنجاز خارطة طريق لشبكات الطاقة العملاقة القادرة على نقل كميات هائلة من الطاقة المتجددة عبر القارات مع فقدان شبه معدوم.

مقارنة أداء الموصلية الفائقة

الإمكانات الاستثمارية للموصلية الفائقة

بالنسبة للمستثمرين، يُمثل سوق الموصلية الفائقة فرصة استثمارية رائدة. فبينما لا نزال على بُعد 140 درجة مئوية من عالم الإلكترونيات التي تعمل في درجة حرارة الغرفة، يُعدّ الانتقال إلى الضغط الجوي المحيط مؤشراً قاطعاً على أن هذه التقنية تنتقل من حيز النظرية البحتة إلى حيز التطبيق العملي في الهندسة. وتُعتبر الشركات العاملة في مجال التبريد المتقدم، والسيراميك المتخصص، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) من أبرز المستفيدين من هذه الدرجات الحرارية القياسية.

لكن القيمة الحقيقية تكمن في الشركات القادرة على تسجيل براءات اختراع وتطوير تقنيات تثبيت مثل التبريد بالضغط. ومع ازدياد متانة هذه المواد، نتوقع طفرة في خدمات "الموصلات الفائقة كخدمة" لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، التي تعاني حاليًا من ارتفاع كبير في إنتاج الحرارة واستهلاك الطاقة. وينظر المستثمرون ذوو التوجه الاستراتيجي بشكل متزايد إلى قطاع علوم المواد باعتباره العقبة الرئيسية التالية أمام ثورة الذكاء الاصطناعي. فإذا تمكن الحاسوب من العمل دون مقاومة، سينخفض ​​استهلاك الطاقة لكل عملية حسابية بشكل كبير، ما يجعل الأجهزة الحالية تبدو بدائية بالمقارنة.

في نهاية المطاف، يثبت عمل جامعة هيوستن أننا لسنا بحاجة بالضرورة إلى مواد "جديدة" خارقة لتحقيق التقدم؛ إذ يمكننا في كثير من الأحيان إطلاق العنان للإمكانات الكامنة في المواد الموجودة من خلال هندسة ذكية. ومع استمرار تقلص الفجوة بين درجة حرارة التشغيل ودرجة حرارة الغرفة، يتلاشى الخط الفاصل بين "الخيال العلمي" و"الواقع الصناعي" بشكل متزايد.

تسليط الضوء: شركة الموصلات الفائقة الأمريكية (AMSC)

تجاوزت شركة AMSC مرحلة البحث والتطوير، وهي الآن بصدد نشر أسلاكها فائقة التوصيل من الجيل الثاني، أمبيريوم، في تطبيقات شبكات الكهرباء والتطبيقات البحرية. ويكتسب عملها أهمية خاصة في ظلّ الطلب المتزايد على مراكز البيانات، حيث تتطلب تطبيقات الذكاء الاصطناعي كثافة طاقة غير مسبوقة، في حين أن البنية التحتية التقليدية القائمة على النحاس قد وصلت إلى حدودها المادية. تستطيع كابلات AMSC فائقة التوصيل نقل طاقة تصل إلى عشرة أضعاف طاقة الكابلات التقليدية في نفس المساحة، مما يوفر حلاً لمشكلة "اختناق الطاقة" التي يواجهها قطاع التكنولوجيا حاليًا.

علاوة على ذلك، أبرمت الشركة عقودًا هامة مع البحرية الأمريكية لأنظمة حماية السفن، وتُعدّ لاعبًا رئيسيًا في مشاريع تعزيز مرونة شبكات الطاقة. بالنسبة للمستثمرين، تمثل AMSC فرصة استثمارية مميزة في الانتقال من المراحل التجريبية إلى التطبيق الصناعي واسع النطاق. ومع اقتراب تقنيات رائدة مثل تقنية التبريد بالضغط من خطوط الإنتاج، تُعدّ شركات مثل AMSC المرشح الأنسب لدمج هذه المراحل المستقرة ذات درجات الحرارة العالية في الجيل القادم من شبكات الطاقة المحايدة للكربون والمعدات العسكرية فائقة الكفاءة.

آخر أخبار أسهم شركة American Superconductor (AMSC)

مرجع:

^{1. تشو، سي دبليو، ودينغ، إل. (2026). تحقيق درجة حرارة فائقة قياسية في HgBa2Ca2Cu3O8+δ تحت الضغط الجوي عبر التبريد بالضغط. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS). https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2536178123
٢. جامعة هيوستن. (١٠ مارس ٢٠٢٦). حقق الفيزيائيون رقماً قياسياً في الموصلية الفائقة عند درجة حرارة عالية جداً تحت الضغط الجوي. تم استرجاعه من https://www.uh.edu/news-events/stories/2026/march/03102026-ambient-pressure-superconductivity-record.php}