2 Boyutlu Bor Atomları Süper İletkenlik Kazanıyor

Rice Üniversitesi’nden bilim insanları borun iki boyutta doğal olarak düşük sıcaklıklı süper iletken olduğunu keşfetti.

Bu keşif bor üzerine yapıldığından, çok büyük bir potansiyel taşıyor. Rice ‘dan teorik fizikçi Boris Yakobson ve yardımcılarının yaptığı hesaplamalar sonucunda borun atomik olarak düz konfigürasyonu halinde metalik özellik sergilediği ve direnç olmadan elektronları ilettiğini keşfetti.

Araştırma bu ay Amerikan Kimya Topluluğu’nun Nano Letters dergisinde yayınlandı. Normalde süper iletken malzemelerdeki en büyük zorluk direncin mutlak sıfıra yakın bölgelerde gerçekleşmesidir. Süper iletkenlik 100 yıldan fazladır bilinen bir fenomen olsa da, atomik 2 boyutlu bor atomları için daha önce hiç test edilmediğini belirtiyor; Yakobson araştırma grubundan bilim insanı Evgeni Penev.

Materyal atomik boyutta olduğundan oldukça hafif olacaktır. Aynı anda metalik DE olduğundan süper iletkenlik için iki ön koşul sağlanmış oluyor. Yani düşük sıcaklıklarda elektronlar eşlenerek, kristalin içindeki dansa benzer bir etkileşim oluşturuyorlar. “Düşük boyutluluk da yararlı olacaktır. Belki bir ya da birkaç adet iki boyutlu metal olabilir.

Bu da bize araştırma için gerekli motivasyonu sağlıyor. İşin içine daha da girdikçe heyecanlanıyoruz,” diyor  Penev. “Karşı momentalı elektronlar ve spinleri etkili bir şekilde Cooper çiftlerini oluşturuyor, birbirleriyle düşük sıcaklıklarda etkileşerek, kafes(lattice) vibrasyonlarına yardımcı oluyorlar. Bunlara fonon deniyor ve maddeye süper iletkenlik özelliğini veriyorlar.

Süper iletkenlik makroskopik dalga fonksiyonunun tümünün göstergesi olan inanılmaz bir fenomen,” diyor Penev Aslında 2D materyalde iletkenliği belirten ilik teorik raporun yayınlandığı anlarda ABD ve Çin’de materyalin üretilmesi şans değil. Aslında Yakobson grubu tarafından yayınlanan önceki raporda bir yol haritası önerilmişti. 2D borun artık üretilmiş olması araştırmanın yazarlarına göre iyi bir şey. “Boru karakterize etmek için yıllardır çalışmaktaydık .

Kafes kümelerinden, nanotüpler ve düz tabakalarına  kadar pek çok şey olsa da bu laboratuvarlar artık teorilerimizi test edebilecek,” diyor Yakobson. Prensipte bu çalışma yılllar önce yapılabilirdi fakat neden yapılmadı ? Çünkü materyal hipotezsel kaldı ve teorik olarak mümkün olsa da bunu üretmek için iyi bir sebep yoktu. Yapılan görüşmeler sonucunda geçtiğimiz sonbaharda üretilebileceği ortaya kondu . Bor atomları 2 boyutlu hale geldiğinden bir desenden fazla desen oluşturabiliyor.

Yakobson ve ekibi artık çalışmanın meyvelerini toplamaya başlayacak. Polimorf olarak bilinen bu desenler, materyalin iletkenliğini ayarlamalarını sağlayabilir. Penev’ e göre sadece altıgen deliklerin hizalanmasını ayarlayarak iletkenliği ayarlayabileceğini belirtiyor. Araştırmacılar borun bu niceliklerinin bundan on yıl önce keşfedilen magnezyum diboritin yüksek sıcaklıklardaki elektron-fonon süper iletken karakterinde gizli olabileceğini belirtti. İnsanlar süper iletkenliğin bor tabakasından kaynaklandığını uzun süre önce anladı. Magnezyum bor tabakasına bazı elektronlar saçarak onu besliyor gibi görünüyor.

Fakat artık 2-D bor zaten metalik olduğundan zaten metalik özellik gösteriyor,” diyor Penev. Penev inert altıgen bor nitritin (beyaz grafen) aralarındaki 2-D boru izole ederek materyalin süper iletkenliğini stabil hale getirebileceğini düşünüyor. Araştırma süper bilgisayar eksikliğinden dolayı düşünüldüğünden daha uzun sürdü.

Kaynak : teknolojisende.com