Oda Sıcaklığında Süper İletkenlik Mümkün Olabilir!

Süper iletkenler enerji verimliliği açısından oldukça önemli rol oynar. Çünkü süper iletken ortama sahip bir elektronik cihazda direnç neredeyse sıfıra yaklaşır. Bu da enerji kaybı olmadan enerjiyi aktarmak demektir. Bunun üzerine çalışan bilim insanları bu probleme bir çözüm getirmiş olabilirler. Ayrıntılar haberimizde.

A- A+

14.10.2016 tarihli yazı 10712 kez okunmuştur.

Süper iletkenlik ile elektrik veya elektronik devrelerde hiç kayıp olmadan veya çok az bir enerji kaybıyla maksimum verim elde edebiliriz. Yani süper iletkenlik ile malzemelerin direncini ne kadar çok sıfır’a yaklaştırırsak o kadar verim elde edebiliriz. Fakat günümüzde bunun olabilmesi için ortamın sıcaklığı -450⁰F ya da yaklaşık -267⁰C olması gerekir. Ancak eğer oda sıcaklığında süper iletkenliği mümkün kılabilirsek, enerjiyi üretme, dağıtma, depolama gibi sorunları aşabiliriz. Yakın zamanda Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda, enerji departmanında çalışan bilim insanları, oda sıcaklığında süper iletkenliği mümkün hale getirebilecek önemli adımlar attı.

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Dersleri: İletkenler ve Yalıtkanlar

Araştırmaya liderlik eden İvan Bozovic, kuprat (ya da cuprate; genel olarak gevşek bakır anyonları içeren bileşikler) sınıfından bir tür malzemeyle çalıştıklarını belirtmekte. Bu malzemeler bir katman üzerinde bakır ve oksijen atomlarından oluşmakta. Doğru koşullar altında yani ultra-soğuk sıcaklıklarda elektrik akımı, kuprat süper iletkeni üzerinden hiç bir engelle karşılaşmadan akabilmektedir. Bunun anlamı akan elektrik akımının neredeyse hiçbir ısı oluşturmadığıdır. Doğru koşullar altında kuprat içinde süper iletkenlik oluşturmak için stronsiyum gibi bir element eklenmelidir. Eklenen bu madde ultra-soğuk ortamda elektronları iterek beraber malzeme içerisinde kolaylıkla hareket edebilmeyi sağlar. "Peki bu malzemeyi oda koşulunda kullanmanın ne anlamı olabilir?" gibi bir soru karşımıza çıkabilir. Bu sorunun cevabı ise kuprat malzemesinin herhangi bir soğutmaya ihtiyacı yoktur. Nispeten kolay kullanım ve ucuzluk sağlayacağından günlük hayatta kullanılabilir bir potansiyele sahiptir.

Kuprat yüzeyinde bakır ve oksijen atomlarının yaptığı bağ yapısı.

►İlginizi Çekebilir: Malzeme Türleri

Bilim insanları, yüksek sıcaklıklarda süper iletkenlik sağlamak için elektronların kuprat içinde nasıl hareket ettiği gizemini çözmesi gerekmekteydi. Bozovic’in takımı bu gizemi irdeleyerek tam olarak hangi kuprat bileşiklerinin yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik gösterdiğini çözdü. Süper iletkenliğin standart modeline göre sıcaklık güçlü elektron çiftlerinin etkileşmesi sonucu oluştuğunu belirtir. Fakat Bozovic’in takımı başka bir şey keşfetti. 10 yıldır yapılan araştırma boyunca 2.000’den fazla incelenen stronsiyum ile kuprat’ın değişik varyasyonları bize, elektron çiftlerinin bulunduğu alan (𝑐𝑚³) veya elektron çiftlerinin yoğunluğu, süper iletkenlik geçiş sıcaklığını kontrol etmektedir. Diğer bir deyişle burada önemli olan, elektron çiftleri arasında uygulanan güç değil yoğunluğudur.

Kuprat maddesinin elektron mikroskobu görüntüsü

Bilim insanları bu sonuca, malzeme üzerinde manyetik alan kullanarak bir tür mesafe ölçümü ile ulaştı. Doğrudan elektron çiftleri yoğunluğu ile ilgili olan mesafe, malzemenin özelliklerine bağlı olarak değişmekte. Süper iletkenlik manyetik alanla etkileşime girer; örneğin metaller manyetik geçirgenliğe sahiptir. Stronsiyum atomu bulunduğu ortamda çok ise kupratlar için yüksek süper iletkenlik sağlamaktadır. Bunun nedenin stronsiyum elementinin yapısındaki elektronların mobilitesinin fazla olmasıdır. Bilim insanları yapıya daha fazla stronsiyum atomu ilave ederek elektron çiftlerinin sayısını düşürmek istiyorlar ki süper iletkenlik geçiş sıcaklığı 0’a düşsün. Böylelikle yapı üzerinde stronsiyum elektronları iterek ya da harekete geçirerek süper iletkenliği sağlar. Çalışmalara devam eden Bozovic ve ekibi mutlak sıfırdan yaklaşık olarak yüz derece daha sıcak ortamda süper iletken oluşturmayı başardılar. Kim bilir belki günün birinde bilgisayarlarımız veya cep telefonlarımız ısınmaz veya enerjiyi kayıpsız iletebiliriz. Gelişmeleri hep beraber göreceğiz.

Kaynak:

►Futurism
►phys.org