Bilim adamları, kimyasal bileşimi doğada da bulunan ilk alışılmadık süper iletkeni buldular. Söz konusu minerale gerçekten tuhaf bir madde olan miassit adı veriliyor. Yalnızca üç doğal süperiletken daha var, ancak bunlar süperiletkenliğin ilk mikroskobik teorisi olan Bardeen-Cooper-Schrieffer teorisinin kurallarına uyuyorlar. Laboratuvarda yetiştirilen miassit diğerlerinden farklıdır.
Süperiletken Nedir
Süperiletken, maddenin elektrik direncinin ortadan kalktığı ve malzemeden manyetik alanların yayıldığı süperiletkenliğe ulaşan bir malzemedir. Direncin keskin bir şekilde sıfıra düştüğü karakteristik bir kritik sıcaklığa sahiptir. Bir süperiletken, elektriği direnç veya enerji kaybı olmaksızın iletebilir ve elektrik akımı süresiz olarak korunabilir. Ayrıca diğer nesneleri de havada asılı tutma özelliğine sahiptir. Süperiletkenler, elektron akışına karşı hiçbir direnç göstermemeleri ile karakterize edilir.
Süper iletkenlik, hiçbir elektriksel dirence sahip olmama (yani elektriği enerji kaybı olmadan iletme) ve aynı zamanda manyetik alanları bir malzemeden dışarı itme yeteneği anlamına gelir. Bu, belirli bir kritik sıcaklığın altında meydana gelir. Geleneksel süperiletkenlerde bu, tek bir durumda birleşen elektron çiftlerinin oluşması nedeniyle meydana gelir. Bunlara Cooper çiftleri denir. Bunun yerine, alışılmamış süperiletkenler aynı makroskobik özelliklere sahiptir, ancak bu duruma farklı bir şey neden olur. Geleneksel ve geleneksel olmayan süperiletkenler arasında başka bir fark daha vardır. Birincisi mutlak sıfıra çok daha yakın bir kritik sıcaklığa sahip olma eğilimindeyken, ikincisi yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik sergileyebilir. Şimdi, yüksek sıcaklıklardan bahsettiğimizde, 77 Kelvin’in üzerindeki sıcaklıkları kastediyoruz; bu, oda sıcaklığındaki süper iletkenliğin Kutsal Kasesi’nden hala çok uzakta, ama en azından oraya varıyor.
İşte tam bu noktada Miassite devreye giriyor. -267,75°C’lik düşük kritik sıcaklığına rağmen, daha yüksek kritik sıcaklığa sahip süperiletkenlerin alışılmadık özelliklerine sahiptir ve araştırmacılar, onu geleneksel olmayan süper iletkenliğin kökenlerini daha iyi anlamak için kullanmayı umuyorlar. Mineral, 17 rodyum atomu ve 15 kükürt atomu (Rh17S15) içeren karmaşık bir kimyasal formüle sahiptir.
Ames Ulusal Laboratuvarı’ndan baş yazar Ruslan Prozorov, yaptığı açıklamada, “Sezgisel olarak, bunun hedefli bir arama yoluyla kasıtlı olarak yaratılmış bir şey olduğunu ve doğada var olamayacağını düşünebiliriz” dedi. “Ama öyle olduğu ortaya çıktı.” Miassit, Rusya’nın Çelyabinsk bölgesindeki Miass Nehri yakınında doğada bulundu. Onu oluşturan elementler oksijenle reaksiyona girme eğiliminde olduğundan oldukça nadirdir. Aynı zamanda düzenli şekilli kristaller halinde oluşmaz, dolayısıyla özellikleri yalnızca laboratuvarda büyütülerek değerlendirilebilir.
Araştırmacılar rodyum-kükürt sistemlerini ilginç süper iletkenlerin var olabileceği bir yer olarak gördüler. Prozorov’un ekibi malzemeyi mutlak sıfırın (-273,1°C) hemen üzerinde sakladı ve süperiletkenlik belirlendikten sonra bunun ne kadar geleneksel olduğunu test ettiler. Testlerden birine Londra Penetrasyon Derinliği adı veriliyor. Geleneksel bir süper iletkende, zayıf bir manyetik alan, bir malzeme hacmine sabit bir uzunluğa kadar nüfuz edebilir. Alışılmadık durumda bu, sıcaklığa bağlı olarak değişir.
Diğer bir yaklaşım ise malzemeye yüksek enerjili elektronlarla çarparak kusurlara neden olmaktı. Geleneksel olmayan süper iletkenler bu kusurlara karşı çok hassastır. Ve miassit alışılmadık bir süper iletken gibi davrandı.
“Büyük, yağlı balıklarla dolu gizli bir balık tutma deliği bulmak gibi. Rh-S sisteminde üç yeni süper iletken keşfettik. Ve Ruslan’ın ayrıntılı ölçümleri sayesinde miassitin alışılmadık bir süper iletken olduğunu keşfettik” diye ekledi Iowa Eyalet Üniversitesi ve Ames Laboratuvarı’ndan Profesör Paul Canfield. Bu proje için Canfield miassit sentezledi.
Bu yazı Communications Materials adresinden derlenmiştir.