Oda Sıcaklığındaki İlk Süper İletken

Hidrojen,sülfür ve karbon bileşiği sembolik bir engeli aştı ancak yüksek basınç koşulları analiz etmeyi zorlaştırıyor.

Bilim insanları, herhangi bir dirence ihtiyaç duymadan ;15 ℃’ye kadar elektriği iletebilen gizemli bir madde buldu.Bu gelişme, genellikle çok düşük sıcaklıklarla bağlantılı olduğu bilinen süper iletkenler için yeni bir rekor oldu.Madde,2015 yılında keşfedilen süper iletken sınıfı için potansiyel göstermektedir.

Süper iletkenin önemli bir sınırlaması vardır; sadece yüksek basınçlarda hayatta kalır.Bu da pratik uygulamalarının hemen yapılamayacağı anlamına gelir.Ancak fizikçiler bu maddenin sıfır dirençte ve düşük basınçta çalışabilen başka maddelerin geliştirilmesinin önünü açacağını umut ediyor.

Süper iletkenler, manyetik rezonans görüntüleme makinelerinden cep telefonu kulelerine kadar birkaç teknolojik uygulamaya sahiptir ve araştırmacılar rüzgar türbinleri için; yüksek performanslı jeneratörlerde süper iletkenlerle birlikte deney yapmaya adım atıyor. Ancak süper iletkenlerin  kullanışlılığı, hacimli kriyojeniklere olan ihtiyaç nedeniyle hala sınırlıdır.Sıradan süper iletkenler yalnızca çok soğuk ortamlarda tutulursa atmosferik basınçlarda çalışabilir.En komplike olanlar bile- bakır oksit bazlı seramik maddeler -sadece -140 ℃ altında çalışır.Oda sıcaklığında çalışan süper iletkenler büyük teknolojik bir etkiye sahip olabilirler mesela elektronikler fazla ısınma yapmadan daha hızlı çalışabilir.

14 Ekim’de Nature’da yayınlanan en son çalışmada; Almanya, Mainz’deki Max Planck Kimya Enstitüsü’nden fizikçi Mikhail Eremets: “Yüksek sıcaklık iletkenliği konusunda ikna edici kanıtların olduğunu ancak deneyden daha fazla “ham veri” görmek istediğini ve 2015 yılında, grubunun;  −70 ° C’ ye kadar sıfır direnci olan bir hidrojen ve kükürt bileşiği olan ilk yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıklı süper iletkenini bildirdiğinde başlattığım bir çalışma oldu.” dedi.

2018 yılında, yüksek basınçta; hidrojen ve lantan bileşiğinin  -13 ℃’de süper iletken olduğu kanıtlandı. Ancak en son bulunan sonuç; bu tür bir süper iletkenliğin ilk kez iki yerine üç elementten oluşan bir bileşikte görüldüğünü gösteriyor-materyal karbon, sülfür ve hidrojenden yapılmıştır. Las Vegas Nevada Üniversitesi’nde fizikçi olan çalışmanın ortak yazarlarından Ashkan Salamat: “Üçüncü bir elementin eklenmesi, gelecekteki yeni süper iletken deneylerine dahil edilebilecek kombinasyonları büyük ölçüde genişletti ve yepyeni bir keşif bölgesi açtık.” dedi.

Lemont, Illinois’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda bir yüksek basınçlı malzeme bilimcisi olan Maddury Somayazulu: “Aşırı yüksek olmayan basınçlarda süper iletken olan maddelerin şimdiden kullanılabildiğini ve süper iletkende üçüncü ve dördüncü elementin mantıklı bir şekilde seçilmesi onun çalışma basıncını azaltacağını” söylüyor.

Çalışma ayrıca New York,Ithaca’daki Cornell Üniversitesi’nden teorik fizikçi Neil Ashcroft’un onlarca yıldır süren “hidrojence zengin maddeler düşünüldüğünden daha yüksek sıcaklıklarda süper iletken olabilir” tahminini doğruluyor.

Gizemli Madde

New York’taki Rochester Üniversitesi’nden fizikçi Ranga Dias, Salamat ve diğer işbirlikçilerle birlikte, iki elmasın uçları arasına kazdıkları mikroskobik bir nişe bir karbon, hidrojen ve kükürt karışımı yerleştirdiler. Daha sonra lazer ışığı ile numunedeki kimyasal reaksiyonları tetiklediler ve kristal oluşumunu izlediler. Deneysel sıcaklığı düşürdüklerinde, maddeden geçen akımdaki direnç sıfıra düştü ve bu da numunenin süper iletken hale geldiğini gösterdi. Daha sonra basıncı arttırdılar ve süper iletkenliğe geçişin daha yüksek sıcaklıklarda da gerçekleştiğini buldular. En iyi sonuç, 267 gigapaskalda 287,7 kelvin geçiş sıcaklığıydı – deniz seviyesinde atmosfer basıncının 2,6 milyon katı.

Araştırmacılar ayrıca,çok önemli bir süper iletkenlik testine dair bazı kanıtlar buldular; bu da kristalin geçiş sıcaklığında manyetik alanını uzaklaştırdığına dair.Ancak araştırmacılar gizemli madde hakkında çok şey bilmemektedir. Eremets: “Yapılacak çok şey var.” diyor. Salamat: “Kristalin kesin yapısı ve kimyasal formülü bile henüz anlaşılmadı, daha yüksek basınçlara gittikçe, numune boyutu küçülüyor ve bu tür ölçümleri gerçekten zorlaştıran şey bu.”diyor.

Buffalo’daki New York Eyalet Üniversitesi’nde kimyager Eva Zurek: “Araştırmacılar yüksek basınçlı karbon, hidrojen ve sülfür karışımlarının bilgisayar simülasyonlarını yaptı ancak bu çalışmaların, Dias’ın grubu tarafından görülen son derece yüksek süper iletken sıcaklıkları açıklayamadığını ama bu makale yayınlandıktan sonra birçok teorik ve deneysel grubun bu sorun üzerine çalışacağını” söylüyor.

Kaynak : nature.com