Olağan Şartlarda Süper İletken İcat Edildi

Bilimde çok az keşif, oda sıcaklığında ve nispeten orta basınçta süper iletkenliğe ulaşan bir malzeme kadar teknolojide devrim yaratacaktır.

New York’taki Rochester Üniversitesi’nden bir fizikçi olan Ranga Diaz liderliğindeki bir fizikçi ekibi, lutesyum adı verilen nadir bir toprak metalinin 21 santigrat derecede (70 Fahrenhayt derece) hidrojen ve nitrojenle birleştiğini göstererek bunu çözmüş olabileceklerini iddia ediyor. . ). ve ekip sadece yaklaşık 10.000 atmosfer basınç diyor.

Süper İletken

Diğer araştırmacılar tarafından onaylanırsa, bu, elektrik üretmek için enerjiyi ısıya harcamayan cihazların geliştirilmesinde büyük bir atılım olacaktır. İdeal olarak, bu daha verimli bilgisayarlar geliştirmek için kullanılabilir; daha hızlı ve daha akıcı maglev trenleri; üstün röntgen teknolojisi; ve hatta daha güçlü termonükleer reaktörler. Ekip bir basın açıklamasında, “Bu malzeme ile ortam süper iletkenliği ve uygulamalı teknolojiler doğdu” dedi.

Araştırmacılar bu malzemeye “kırmızı madde” adını verdiler, çünkü malzeme süper iletken hale geldiğinde maviden pembeye ve süper iletken olmayan bir metal olduğunda kırmızıya dönüşüyor.


Çok heyecanlanmadan, bunun şimdilik sadece gözlemlerini paylaşan bir araştırma grubu olduğunu unutmayın. Veriler ünlü Nature dergisinde yayınlandı ve pek çok tartışmaya neden olacağı kesin. Fizik dünyasında zaten pek çok sağlıklı şüphecilik var. Ana endişelerden biri, aynı araştırma grubunun 2020’de oda sıcaklığında süper iletkenlerde benzer bir atılım iddiaları yayınlamasıdır. Nature daha sonra tekrarlanabilirlik sorunları ve verilerle ilgili sorular nedeniyle bu iddiayı geri çekti.

Süperiletkenlik çok önemlidir çünkü elektrik, örneğin bir enerji santralinden evinize veya akıllı telefonunuzun dahili devreleri aracılığıyla kablolardan geçerken genellikle sürtünmeyle karşılaşır. Bu direnç, ısı şeklinde enerji kaybına neden olur.

1911 gibi erken bir tarihte, araştırmacılar bazı malzemelerin aşırı soğuk ve yüksek basınçta güçlerini kaybettiğini keşfettiler. Bu aşırı koşullar altında, süperiletkenlerdeki elektronların kuantum davranışı geliştirilerek, elektronların malzeme içinde mükemmel verimlilikle hareket etmelerine izin veren Cooper çiftleri oluşturmalarına izin verilir.

Süperiletkenliğin tespit edilmesi nispeten kolaydır çünkü aynı zamanda malzemenin manyetik akı alanları yaymasına da neden olur.

Ancak malzemeleri sıcaklıklarda ve basınçlarda verimli ve pratik bir şekilde süper iletken hale getirmek, fizikçilerin onlarca yıldır üzerinde çalıştığı inanılmaz bir görev olmuştur. Rochester Üniversitesi ekibi, artık kırmızı madde ile buna yakın olduklarını iddia ediyor.

Malzemeyi oluşturmak için araştırmacılar yüzde 99 hidrojen ve yüzde 1 nitrojenden oluşan bir gaz karışımı geliştirdiler. Birkaç gün boyunca 200 santigrat derecede bir lutesyum odasında bırakılan bileşenler, çarpıcı mavi bir bileşik oluşturmak üzere reaksiyona girdi. Ekip daha sonra malzemeyi, malzemeleri yüksek basınca maruz bırakmak için kullanılan bir elmas örs içine yerleştirdi.

Basınç arttıkça, malzeme maviden pembeye “net bir görsel dönüşüm” geçirdi ve ekip bunu hem malzemenin etrafındaki manyetik alanları hem de elektriksel iletkenliğini ölçerek doğruladı. Basınç yükselmeye devam ettikçe, malzeme süper iletken bir fazdan süper iletken olmayan bir metalik duruma geçerek parlak kırmızıya döndü.

Kırmızı madde, 145.000 psi’lik bir basınca sıkıştırıldığında yaklaşık 21 santigrat derecede (70 Fahrenheit) süper iletkenlik gösterdi. Bu hala Dünya atmosferinin basıncının yaklaşık 10.000 katı, bu nedenle pratik kullanıma sokmak için hala uygun yapılara ve ekipmana ihtiyaç duyacaktır. Telefonunuzun yakın gelecekte süper güçler alması pek olası değildir.

Ancak bu, milyonlarca kat atmosfer basıncı gerektiren diğer oda sıcaklığında süper iletken adaylarından önemli ölçüde daha düşük bir basınçtır. Şu anda en büyük sorunlardan biri, araştırmacıların kırmızı maddenin tam yapısından tam olarak emin olmaması. Bu, nasıl süper iletken hale geldiğini anlamayı zorlaştırır.

Çalışmaya dahil olmayan fizikçiler Chang Qing Jin ve David Seperly, Nature New and Views’daki bir makalede, süper iletkenliğin diğer süper iletkenlerden farklı bir mekanizma yoluyla elde edilebileceğine dair kanıtlar var. “[Yapısal model] … yazarların örneklerinin benzer süper iletken bileşiklere kıyasla nispeten az hidrojen içerdiğini öne sürüyor” diye yazıyorlar. “[Bu] malzemenin yüksek sıcaklıkta bir süper iletken olduğunu doğrulamak ve daha sonra bu durumun titreşim kaynaklı Cooper çiftleri tarafından mı yoksa henüz keşfedilmemiş alışılmadık bir mekanizma tarafından mı yönlendirildiğini anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç var.”

Diaz, kırmızı maddenin süperiletkenliğe nasıl ulaştığı konusunda hala anlaşılması gereken çok şey olduğunu kabul ediyor. Ancak, en iyi süperiletken olmasa bile, kırmızı maddenin önemli bir ilk adım olduğu konusunda iyimser olmaya devam ediyor.

Diaz, “Günlük hayatta, farklı amaçlar için kullandığımız birçok farklı metalimiz var, bu nedenle farklı türde süper iletken malzemelere de ihtiyacımız olacak” dedi. “Süper iletken tüketici elektroniği, elektrik hatları, ulaşım ve füzyon için manyetik sınırlamada önemli gelişmelere giden yol artık bir gerçek” diye ekledi. “Artık modern süperiletkenlik çağında yaşadığımıza inanıyoruz.”

Bu yazı Nature adresinden derlenmiştir.

Yorum yapın