על קיטוב ורגישות

 

מדעני מכון ויצמן למדע בנו מערכת מדידה ייחודית, המראה את הרצף התהליכי שבו שינויי טמפרטורה גורמים לשינוי בשדות מגנטיים שבתוך מוליכי-על, וכיצד זיהומים שונים המצויים בגביש מוליך-העל משפיעים על התהליך הזה. מוליך-על הוא חומר שמוליך זרם חשמלי ללא התנגדות. חומרים אלה עשויים לשמש בין היתר להולכת זרם חשמלי למרחקים גדולים, וכן לפיתוחים טכנולוגיים שונים, בתחומי התעשייה והתחבורה. רבים מהיישומים העתידיים האלה יתבססו על חשיפה מבוקרת של מוליך-העל לשדות מגנטיים, ועל היכולת להבין את האופן שבו השדות המגנטיים האלה חודרים אל מוליך-העל ולשלוט בו.

 

השדות המגנטיים חודרים לחלק ממוליכי-העל כמעין מערבולות זרם זעירות, שכל אחת מהן מכילה במרכזה שטף מגנטי חלש. בתנאים אופטימליים, המערבולות האלה מתארגנות במרחקים שווים זו מזו, בתצורה המזכירה את סידור המולקולות בגביש מוצק. אבל פרופ' אלי זלדוב מהמחלקה לפיסיקה של חומר מעובה הוכיח בעבר, כי בתנאים מסוימים עשויה להתחולל "המסה" של ה"גביש", כך שהמערבולות יעברו למצב של אי-סדר המזכיר את מבנה החומר כשהוא נוזל.

 

בניסוי הנוכחי הצליחו פרופ' זלדוב, תלמיד המחקר אלכסנדר סוייבל, ועמיתי המחקר יורי מיאסויידוב ומיכאל רפפורט, לעקוב אחר המעבר של המערבולות המגנטיות ממצב "מוצק" למצב "נוזל" ובחזרה, כתוצאה משינויים בטמפרטורת המערכת. לצורך זה בנו החוקרים מערכת מדידה ייחודית המסוגלת להבחין בפרטים ברמת רגישות העולה פי מאה ויותר על רמת הרגישות שאפשר היה להגיע אליה עד כה. המערכת מבוססת על שיגור קרן אור מקוטבת - במיקרוסקופ אופטי - אל הדוגמה הנחקרת, ומדידת השינוי בקיטוב של האור המוחזר מהדוגמה. מדידת השינוי בקיטוב מבוצעת בשיטה מתקדמת, הרגישה במיוחד לשינויים קלים בהתפלגות השדה המגנטי. כשמבצעים מדידות כאלה בטמפרטורות שונות, אפשר לצפות ב"סרט קולנוע" המתאר את תהליך ה"המסה" או ה"התגבשות" של מבנה המערבולות המגנטיות. כך אפשר ללמוד על השפעתם של זיהומים שונים המצויים בדוגמת החומר הנחקרת, וכן על תהליכים של מעברי מופע (פאזה) המתחוללים בחלקים מיקרוסקופיים של החומר.

 

מחקר זה מרחיב את יכולתנו להבין את תכונותיהם היחודיות של מוליכי-על, דבר שעשוי להתבטא בעתיד בפיתוח מגוון רחב של טכנולוגיות מתקדמות.