Bilim Adamları En Yüksek Sıcaklıkta Çalışan Süperiletken Için Rekor Kırdı
Fotoğraf : Lantan (periyodik tablo simgesi)
Deney, elektriği mükemmel şekilde iletebilen yeni malzemeler üretiyor.
Chicago Üniversitesi bilim adamları, şimdiye kadar kaydedilen en yüksek sıcaklıklarda, süper iletkenliği – elektriği mükemmel şekilde iletme yeteneğini – keşfetmiş uluslararası bir araştırma ekibinin parçası.
UChicago’ya bağlı Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki ileri teknolojiyi kullanarak, ekip eksi-23 santigrat derece (eksi-9 derece Fahrenhayt) sıcaklıklarda süper iletkenliği gözlemledikleri bir materyal sınıfında çalıştı – önceki onaylanmış kayda kıyasla yaklaşık 50 derecelik bir sıçrama.
Süper iletkenlik aşırı yüksek baskı altında olmasına rağmen, sonuç hala oda sıcaklığında süper iletkenlik yaratma yönünde büyük bir adımdır – bilim insanlarının bu fenomeni ileri teknolojiler için kullanabilmelerinin nihai amacı. Sonuçlar 23 Mayıs Nature dergisinde yayımlandı ; Chicago Üniversitesi’nde araştırma profesörü olan Vitali Prakapenka ve Chicago Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Eran Greenberg araştırmanın ortak yazarlarıdır.
Bakır bir telin, elektriği bir lastik borudan daha iyi ilettiği gibi, bazı ana malzemeler süper iletken olma konusunda daha iyidir, iki ana özellik tarafından tanımlanan bir durumdur: Malzeme, elektrik akımına sıfır direnç sağlar ve manyetik alanlardan etkilenmez. Bunun için potansiyel kullanımları heyecan verici oldukları kadar çoktur: azalan akımlara sahip olmayan elektrik kablolar, son derece hızlı süper bilgisayarlar ve verimli manyetik hava destekli trenler.
Ancak bilim adamları daha önce sadece aşırı düşük sıcaklıklara soğutulduklarında süper iletken malzemeler yaratabiliyorlardı, – başlangıçta eksi-240 derece santigrat ve son zamanlarda eksi-73 derece santigrat. Böyle bir soğutmanın pahalı olması nedeniyle, dünyadaki uygulamalarını büyük ölçüde sınırlamıştır.
Son teorik tahminler, yeni bir süper iletken hidrid malzeme sınıfının daha yüksek sıcaklıktaki süper iletkenlik için önünü açabileceğini göstermiştir. Almanya’daki Max Planck Kimya Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, lanthanum superhidridler adı verilen bu malzemelerden birini oluşturmak, süper iletkenliğini test etmek ve yapısını ve bileşimini belirlemek için Chicago Üniversitesi araştırmacılarıyla işbirliği yaptı.
Tek önemli nokta, malzemenin aşırı yüksek basınç altında yerleştirilmesi gerektiğiydi – 150 ile 170 gigapaskal arasında ki bu deniz seviyesindeki basıncın bir buçuk milyon katı. Sadece bu yüksek basınç koşulları altında, malzeme – sadece birkaç mikron boyunca küçük bir numune – yeni rekor sıcaklıkta süper iletkenlik göstermiştir.
Aslında, malzeme süper iletkenliği kanıtlamak için gereken dört özellikten üçünü gösterdi: Elektriksel direncini düşürdü, harici manyetik alan altındaki kritik sıcaklığını düşürdü ve bazı elementler farklı izotoplarla değiştirildiğinde sıcaklık değişikliği gösterdi. Malzemenin herhangi bir manyetik alanı dışarı çıkardığı Meissner etkisi adı verilen dördüncü özellik tespit edilmedi. Araştırmacılar, malzemenin o kadar küçük olmasından dolayı bu etkinin gözlenemeyeceğini söyledi.
Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki Gelişmiş Foton Kaynağı’nı kullanarak, malzemeyi analiz etmek için daha iyi pillerden Dünyanın derinlerdeki iç kısımlarını anlamaya kadar her şeyde atılımlar sağlayan ultra parlak, yüksek enerjili X-ışını ışınlarını kullandılar. Deneyde, Chicago Üniversitesi Gelişmiş Radyasyon Kaynakları Merkezi’ndeki araştırmacılar, gerekli basıncı uygulamak için iki küçük elmas arasındaki malzemenin küçük bir örneğini sıktı, sonra kirişin X-ışınlarını yapısını ve bileşimini araştırmak için kullandı.
Deneyi gerçekleştirmek için kullanılan sıcaklıklar dünyadaki birçok yerin normal aralığında olduğundan, oda sıcaklığının nihai hedefini (veya en az 0 Santigrat derece) ulaşılabilecek bir konumda olmasını sağlar.
Ekip, daha makul koşullar altında süper iletkenlik yaratabilecek yeni malzemeler bulmak için işbirliği yapmaya devam ediyor.
Prakapenka, “Bir sonraki hedefimiz, numuneleri sentezlemek için gereken basıncı azaltmak, kritik sıcaklığı ortama yaklaştırmak ve hatta belki de yüksek basınçlarda sentezlenebilecek numuneler oluşturmak, ancak yine de normal basınçlarda süper iletken olması” dedi. “Bizi yeni ve genellikle beklenmedik keşifler getirecek yeni ve ilginç bileşikler aramaya devam ediyoruz.”
Kaynak: sciencedaily.com
