Süperiletken: Direnç direnci nafile! Oda sıcaklığı süperiletkenleri, katı hal fiziğinin kutsal kasesi olacak!
Her standart kablonun, her telin, her elektronik cihazın belirli bir direnci vardır. Bununla birlikte, akımı sıfır dirençle (en azından çok düşük sıcaklıklarda) iletebilen süper iletken bir malzeme vardır. Oda sıcaklığında süperiletken gibi davranan bir malzeme bulmak, inanılmaz kavramsal ve teknolojik öneme sahip bilimsel bir atılım olacaktır. Yüzer trenlerden tıpta yeni görüntüleme teknolojilerine kadar geniş bir yelpazede yeni uygulamalar getirebilir. Yüksek sıcaklık süperiletkenlerini bulmak son derece zordur, çünkü süperiletkenlikle ilgili birçok kuantum etkisi tam olarak anlaşılmamıştır. Katı hal fiziği profesörü olan Bariic, ortam basıncında 140 K'ye kadar kayıt sıcaklıklarında süper iletken olarak davranan bir malzeme sınıfı olan kupratlarla deneyler yaptı. Bariic ve meslektaşları, bu karmaşık malzemeler ve yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik hakkında düşünme şeklimizi derinden değiştiren bir dizi ilgi çekici sonuç ve yeni içgörüler elde ettiler.Yüksek sıcaklık süperiletkenliği fenomeni onlarca yıldır derinlemesine çalışıldı, ancak kimse sorunu çözmedi.
Boko Park-Bilim Popülerleştirme: Oldukça fazla malzeme mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda süper iletken davranış sergiliyor ve bunun bazılarında neden olduğunu anlıyoruz. Ancak asıl zorluk, yüksek sıcaklıklarda hala var olan bakır oranlarının süper iletkenliğini anlamaktır. Oda sıcaklığında süperiletken gibi davranan bir malzeme, katı hal fiziğinin kutsal kasesi haline gelecektir - bu hedefe gittikçe yaklaşıyoruz. Bariic ve meslektaşları, kupratlarda iki farklı tipte yük taşıyıcı olduğunu gösterdiler ve süperiletkenliğin, aralarındaki ince ilişkiye kritik olarak bağlı olduğunu ima ettiler. Bu yüklerden bazıları yerelleştirilmiştir - bu taşıyıcıların her biri belirli bir atom setinde bulunur ve yalnızca malzeme ısıtıldığında hareket edebilir. Diğer taşıyıcılar, bir atomdan diğerine atlayarak hareket edebilir. Sonunda süper iletken hale gelen şey mobil yüktür, ancak süperiletkenlik yalnızca hareket etmeyen taşıyıcılar dikkate alınarak açıklanabilir.
Farklı kupratlar üzerinde çalışırken, fotoğraf: Viyana Teknoloji Üniversitesi
Mobil ve sabit yük taşıyıcıları arasındaki etkileşim, sistemin özelliklerini kontrol eder. Açıktır ki, sabit yük bir yapışkan görevi görür ve Cooper çifti olarak adlandırılan bir çift oluşturmak için mobil şarj çiftlerini birbirine bağlar Bu, klasik süper iletkenin arkasındaki temel fikirdir. Yük taşıyıcıları bir kez eşleştirildikten sonra süper iletken hale gelebilir ve bu malzeme akımı sıfır dirençle iletebilir. Bu, süper iletkenlik elde etmek için, hareketli ve hareketsiz yük taşıyıcıların hassas bir dengesi olması gerektiği anlamına gelir. Çok az sayıda yerel şarj istasyonu varsa, mobil şarj istasyonlarıyla eşleşecek kadar "yapıştırıcı" yoktur. Öte yandan, çok az mobil şarj operatörü varsa, "yapıştırıcı" eşleştirilemez. Her iki durumda da süperiletkenlik ya zayıflayacak ya da tamamen duracaktır. En iyi orta seviyede, süper iletkenlik çok yüksek sıcaklıklarda hala mevcuttur. Sıcaklık veya katkı değişiklikleri ile hareketli ve statik yükler arasındaki dengenin kademeli olarak değiştiğini anlamak zordur.
Kupratlarla birçok farklı deney yapılmış ve birçok veri toplanmıştır. Son olarak, artık kupratların süperiletkenliğinin kapsamlı bir fenomenolojik resmini önermek mümkündür. Bulguları yakın zamanda "Science Advances" te yayınlandı ve süperiletkenliğin de aşamalı bir şekilde ortaya çıktığını kanıtladı. Bu, kupratları anlama amacına yönelik önemli bir adımdır ve yeni ve daha da iyi süperiletkenler bulmanın bir yolunu sağlar. Oda sıcaklığında bile süper iletkenleri koruyabilen malzemeler üretmek mümkünse, bunun teknoloji üzerinde derin bir etkisi olacaktır. Neredeyse hiç enerji tüketmeyen elektronik cihazlar üretmek mümkündür. Süper güçlü süper iletken mıknatıslar kullanılarak, kaldırma trenleri inşa edilebilir, böylece ucuz, süper yüksek hızlı ulaşım gerçekleştirilebilir. Neven Barisiç şunları söyledi: Bu hedefe yakın değiliz, ancak yüksek sıcaklıkta süperiletkenliğin derinlemesine anlaşılması bu hedefe ulaşmanın yolunu açacak ve şu anda bu yönde birkaç önemli adım attığımıza inanıyorum.
- Bükülmüş çift katmanlı grafene basınç uygulamak, onları bir araya getirmek, malzemeyi metalden süper iletkene dönüştürür. Resim: Ella Maru Studio
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Viyana Teknoloji Üniversitesi
Referans dergi makaleleri: "Science Advances", "Quantum Materials", "Nature Communications"
DOI: 10.1126 / sciadv.aau4538
DOI: 10.1038 / s41535-018-0115-2
DOI: 10.1038 / s41467-018-06707-y
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
