Süper iletkenlikte oda sıcaklığında çığır açan keşif, enerji verimliliğini artırarak teknolojide devrim yaratma potansiyeline sahip. Bu yazıda, keşfin detayları ve gelecekteki etkileri hakkında bilgi bulabilirsiniz.
Bilim dünyası, daha ilkin olanaksız olarak değerlendirilen sıcaklıklarda süper iletken özellikler sergileyen bir araç-gereç keşfetti. Bu coşku verici buluş, oda sıcaklığında çalışan süper iletkenlerin ortaya çıkmasında mühim bir adım olabilir. Araştırmacılar, süper iletkenliğin gerçekleşmesi için lüzumlu olan eleştiri bir süreci, daha ilkin tahmin edilenin oldukça üstünde sıcaklıklarda gözlemlemeyi başardılar. Bu gelişme, elektriksel yalıtkan bir araç-gereç içinde, elektronların eşleşme davranışının -123 santigrat aşama benzer biçimde oldukça düşük sıcaklıklarda bile gerçekleşebileceğini ortaya koydu. Bu süreç, süper iletken malzemelerde neredeyse kayıpsız elektrik akışının sağlanmasında eleştiri bir rol oynamaktadır.
Fizikçiler, bu sürecin tam olarak niçin gerçekleştiğini hemen hemen anlamış değil. Sadece bu durumu çözmek, oda sıcaklığında süper iletkenlerin keşfine katkıda bulunabilir. Araştırmanın ortak yazarı ve Stanford Üniversitesi‘nde uygulamalı fizik alanında doktora talebesi olan Ke-Jun Xu, “Elektron çiftleri, süper iletken olmaya hazır olduklarını gösteriyor, sadece bir unsur onları engelliyor” şeklinde açıklamada bulunmuş oldu. Bilim adamlarına gore, bu çiftlerin senkronize edilmesi için yeni bir yöntem bulabilirsek, bunu daha yüksek sıcaklıklarda çalışan süper iletkenlerin geliştirilmesi için kullanabiliriz.
Süper iletkenlik, elektronların bir araç-gereç içindeki hareketleri esnasında oluşturduğu dalgalardan meydana gelmektedir. Kafi derecede düşük sıcaklıklarda, bu dalgalar atom çekirdeklerini birbirine çeker ve bu da ikinci bir elektronu ilk elektrona çeken hafifçe bir yük kaymasına neden olur. Normalde, iki negatif yükün birbirini itmesi beklenirken burada garip bir durum ortaya çıkmaktadır: Elektronlar, Cooper çifti olarak malum bir yapı oluştururlar. Bu kavram, süper iletkenlikte mühim bir yere haizdir.
1911 senesinde Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafınca keşfedilen ilk süper iletkenler, sıfır elektriksel direnç koşuluna neredeyse mutlak sıfıra (ortalama -273 °C) ulaşarak geçiş yapıyordu. Sadece 1986 senesinde, bakır bazlı bir araç-gereç olan bir kuprat, -135 °C benzer biçimde daha yüksek bir sıcaklıkta süper iletkenlik sergilemeye başladı. Fizikçiler, bu keşfin oda sıcaklığında çalışan süper iletkenler için bir yol açacağını ummuştu, sadece süreç beklenildiği benzer biçimde ilerlemedi.
Yeni araştırmayı yürüten bilim adamları, neodimyum seryum bakır oksit adlı bir kuprat üstünde çalışmalarını sürdürdüler. Bu malzemenin maksimum süper iletken sıcaklığı -248 °C benzer biçimde oldukça düşük olduğundan şu ana kadar pek fazla ilgi görmemişti. Sadece araştırmacılar, bu malzemenin yüzeyine ultraviyole ışık tutarak beklenmedik bir durumla karşılaştılar. Normalde, ışık paketleri bir kuprata çarptığında ve eşleşmemiş elektronlar taşıdığında, bu elektronlar malzemeden çıkarken araç-gereç mühim seviyede enerji kaybeder.
Buna rağmen, Cooper çiftlerindeki elektronlar bu duruma direnç göstererek malzemenin yalnızca azca oranda enerji kaybetmesini sağlar. Araştırmacılar, enerji boşluğunun bu yeni malzemede 150 K’ye kadar sürdüğünü ve bu çiftleşmenin, elektrik akışına en dirençli örneklerde en kuvvetli bulunduğunu tespit ettiler. Bu durum, kupratın oda sıcaklığında süper iletken olma ihtimalinin düşük bulunduğunu gösterse de, bu durumu anlama yolunda mühim ipuçları sunmaktadır.
