النقل الطوري
يوجد للمادة أربعة اطوار ( الحالة الصلبة – الحالة السائلة – الحالة الغازية
– حالة البلازما) وسنتعرف خلال هذا المقال عن ما يعرف بعلم المواد بالنقل الطوري
 |
| تحول اطوار المادة |
يطلق عليه في الديناميكا الحرارية بالتحول الطوري
هو تحول النظام الدينامي الحراري من طور لأخر تكون الخواص الفيزيائية فيه متجانسة .
عند نقطة هذا التحول تخضع الخواص الفيزيائية إلى تغير تام ففي لحظة ممكن للحجم في الطورين ان يتغير بشكل كبير.
يتضح لنا هذا
التحول في الماء يوجد عند الصفر المطلق في صورة ثلج ( الحاله الصلبة) , وعند
رفع درجة حرارته إلى 4درجات مؤيه يصبح ماء ( الحاله السائلة) وعندما نستمر في التسخين حتى درجة حرارة
100 درجة مؤية عندها يغلي الماء ويتحول إلى بخار (الحالة الغازية) ,واذا استمرينا
في التسخين البخار عند درجة حرارة عالية جداً تصبح بعض ذرات الهيدروجين والاكسجين
متأينه وهذا هو الطور الرابع
( حالة البلازما).
( حالة البلازما).
يلاحظ عند تحول المادة من طور لأخر فقدانها او اكتسابها طاقة.
مراحل التحولات الطوبولوجية
الطوبولوجي هو العلم الذي يهتم بدراسة الخواص التي تظل ثابته حتى لو شوَه الجسم .
درس العلماء ديفيد ثاولس وفريدريك دانكن هالدين وجون مايكل كوسترلتيز عملية "تحول المادة او تحول الطور في الطبقات الرقيقة" والتي منحوا عليها جائزة نوبل للفيزياء لعام 2016 .
في السابق كان العلماء يعتقدون أن نتيجة الاضطرابات حول المادة او تحولات الطور الحرارية ستدمر النظام المتراصف في الطبقات الرقيقة , حتى عند درجة الصفر المطلق واذا غاب النظام فلا وجود لتحول الطور.
وفي ثمانينيات القرن العشرين درس كل من ثاولس وهالدين كيف أن موصلية الكهرباء في الأنظمة الكمية تتبع الطوبولوجية وقد فحص عمل ثاولس تأثير هول الكمي وهي ظاهرة معروفه مسبقاً تتسب فيها المجالات المغناطيسية القوية ودرجات الحرارةالباردة في الطبقات الرقيقة من أشباه الموصلات في جعل التوصيل الكهربائي يتغير فقط في خطوات بأعداد صحيحة محددة وليس باستمرار,وقد كانت هذه الظاهرة ليس لها تفسير حتى خمن ثاولس أن الالكترونات في مثل هذه الأنظمة تشكل ما يعرف باسم السائل الكمي الطوبولوجي, وتتحرك بشكل جماعي لتتدفق فقط في خطوات بأعداد صحيحة .
وقد أوضح هالدين بصوره منفصله أن السوائل الكمية الطوبولوجية يمكنها ان تتكون في طبقات أشباه الموصلات حتى في غياب مجال مغناطيسي قوي مستنداً إلى توقعاته الساابقة لوجود سلوك طوبولوجي مشابه في السلاسل أحادية الأبعاد من الذرات الممغنطة.
درس العلماء ديفيد ثاولس وفريدريك دانكن هالدين وجون مايكل كوسترلتيز عملية "تحول المادة او تحول الطور في الطبقات الرقيقة" والتي منحوا عليها جائزة نوبل للفيزياء لعام 2016 .
في السابق كان العلماء يعتقدون أن نتيجة الاضطرابات حول المادة او تحولات الطور الحرارية ستدمر النظام المتراصف في الطبقات الرقيقة , حتى عند درجة الصفر المطلق واذا غاب النظام فلا وجود لتحول الطور.
وفي ثمانينيات القرن العشرين درس كل من ثاولس وهالدين كيف أن موصلية الكهرباء في الأنظمة الكمية تتبع الطوبولوجية وقد فحص عمل ثاولس تأثير هول الكمي وهي ظاهرة معروفه مسبقاً تتسب فيها المجالات المغناطيسية القوية ودرجات الحرارةالباردة في الطبقات الرقيقة من أشباه الموصلات في جعل التوصيل الكهربائي يتغير فقط في خطوات بأعداد صحيحة محددة وليس باستمرار,وقد كانت هذه الظاهرة ليس لها تفسير حتى خمن ثاولس أن الالكترونات في مثل هذه الأنظمة تشكل ما يعرف باسم السائل الكمي الطوبولوجي, وتتحرك بشكل جماعي لتتدفق فقط في خطوات بأعداد صحيحة .
وقد أوضح هالدين بصوره منفصله أن السوائل الكمية الطوبولوجية يمكنها ان تتكون في طبقات أشباه الموصلات حتى في غياب مجال مغناطيسي قوي مستنداً إلى توقعاته الساابقة لوجود سلوك طوبولوجي مشابه في السلاسل أحادية الأبعاد من الذرات الممغنطة.
وقد أثبتت أبحاث ثاولس وهالدين معاً أهميتها الكبيرة في تطوير وفهم
العوازل الطوبولوجيه, وهي مواد جديدة تمنع تدفق الالكترونات في أجزائها الداخلية
وفي الوقت نفسه تسمح بتوصيل الكهرباء عبر اسطحها ,ويمكن لهذه الخاصية الفريدة من
نوعها أن تجعل العوازل الطوبولوجية مفيدة للغاية في التوصل إلى انواع جديدة من
الجسيمات الاساسية , وفي تكوين مجموعة من الدوائر الكهربائية داخل أجهزة الكمبيوتر
الكمية.
 |
| إنتقال الطور الطوبولوجي عند زيادة درجة الحرارة |
مع ظهورهذه الأبحاث ودمج الطوبولوجي بفيزياء المكثفات ظهرت بحوث
جديدة كشفت عن مواد طوبولوجية منها الموصلات الفائقة الطوبولوجية والعوازل الطوبولوجية
والعديد من المواد الغريبة التي ستساهم في تقدم البشرية.
كتبه:
الاستاذ: سعود عوض الجعيد
المراجع:
- ويكيبيديا , الموسوعة الحره
الاستاذ: سعود عوض الجعيد
المراجع:
- ويكيبيديا , الموسوعة الحره