Bilim İnsanları Oda Sıcaklığındaki İlk Süper İletken Malzemeyi Oluşturdular
Fotoğraf: Bu görüntü, bir elmas örs hücresinin içindeki numune odasını, üstteki elmas boyunca eksenel olarak bakarken göstermektedir. Numune, orijinal olarak, hidrojence zengin bir ortamda bulunan siyah bir toz olarak gösterilen karbon ve kükürtten oluşur. Bahsedilen numune 4 GPa’dadır ve Van der Waals katısı üretmek üzere fotokimyasal reaksiyonu başlatmak ve tamamlamak için 10 mW 532 nm lazer ışığı ile aydınlatılır.
Rochester Üniversitesi, Nevada Las Vegas Üniversitesi ve Intel Corporation’dan bir grup fizikçi ve malzeme bilimciler tarafından oda sıcaklığında süper iletken bir malzeme oluşturuldu.
İlk olarak 1911’de keşfedilen süper iletkenlik, malzemelere iki anahtar özellik kazandırır. Meissner etkisi olarak adlandırılan bir fenomena nedeni ile elektrik direnci kaybolur ve manyetik alanın herhangi bir görünümü atılır. Manyetik alan çizgilerinin süper iletken malzemenin etrafından geçmesi gerekir, bu da bu tür malzemelerin havaya kaldırılmasına olanak tanır.
Kuvvetli süper iletken elektromanyetikler maglev trenlerinin, manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve nükleer manyetik rezonans (NMR) makinelerinin, parçacık hızlandırıcılarının ve kuantum süper bilgisayarları dahil diğer avantajlı teknolojilerin kritik bileşikleridir.
Ancak süper iletken malzemeler, genellikle sadece son derece düşük sıcaklıklarda çalışan cihazlarda kullanılır – Dünya üzerindeki herhangi bir doğal sıcaklıktan daha düşük. Bu kısıtlama, bunların bakımını maliyetli ve diğer potansiyel uygulamalara genişletilemeyecek kadar maliyetli hale getirir.
Rochester Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü ve Fizik ve Astronomi Bölümü’nde araştırmacı olan ekip lideri Doktor Ranga Dias, “bu malzemeleri kriyojenik sıcaklıklarda tutmanın maliyeti o kadar yüksek ki onlardan tam olarak yararlanamazsınız” dedi.
Max Planc Kimya Enstitüsü’nden Doktor Mikhail Eremets ve Şikago’da Illinois Üniversitesi’nden Doktor Russell Hemley önderliğinde iki araştırmacı ekip tarafından 2019’da, süper iletken bir malzeme için en yüksek sıcaklık elde edilmişti.
Bu araştırmacı ekipler, lantanum süperhidrit kullanarak 250 ile 260 K’de (-23.15 ile -13.15 °C’de veya -9.67 ile 8.33 °F’da) süper iletkenliği rapor etti.
Yeni rekoru belirlerken, Doktor Dias ve meslektaşları, bir elmas örs hücresinde basit organik türevli karbonlu sülfür hidriti fotokimyasal olarak sentezlemek için hidrojen ile karbon ve kükürdü kombinlediler.
Karbonlu sülfür hidrit, 287.7 K’de (14.55 °C veya 58.19 °F’da) ve inç kare başına (psi) yaklaşık 39 milyon poundluk bir basınçta süper iletkenlik sergilemiştir.
Doktor Dias, “düşük sıcaklığın limitlerinden dolayı bu kadar olağanüstü özelliklere sahip malzemeler, dünyayı tam olarak pek çoğunun hayal edebileceği şekilde dönüştüremedi” dedi.
“Buna rağmen, buluşumuz bu engelleri kıracak ve çok fazla sayıda potansiyel uygulamalara kapı açmış olacaktır.”
Nevada Las Vegas Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nden bir araştırmacı olan ortak yazar Doktor Ashkan Salamat, “yarı iletken bir toplumda yaşayan bizler, bu tür bir teknoloji ile bir daha asla pil gibi şeylere ihtiyacımız olmayacak bir yerde, toplum olarak süper iletken bir konumda yer alabiliriz” diyerek ekleme yaptı.
Doktor Dias, “bir sonraki zorluk ise oda sıcaklığında süper iletken malzemeleri daha düşük basınçlarda oluşturmak için yeni yollar bulmaktır. Böylece, daha büyük hacimlerde üretmeleri ekonomik olacaktır” dedi.
“Elmas örs hücrelerinde oluşturulan milyonlarca poundluk basınca kıyasla, Dünya’nın deniz seviyesindeki atmosferik basıncı yaklaşık 15 psi’dir.”
Araştırma “Nature” dergisinde bu hafta yayınlanan bir makalede anlatılıyor.
Kaynak: sci-news.com
