Bilim insanları, ilk kez oda sıcaklığında süperiletkenliğe ulaştı

Süperiletkenlik nedir?
Dünya'nın merkezindeki basınca yakın bir değerle üretildi
Yorumlar

Enerji verimliliğinin kutsal kâsesi olarak kabul dilen süperiletkenler, elektrik akımının hiçbir dirençle karşılaşmadan iletilmesini sağlar. Genellikle mutlak sıfır noktasının (-273.15 °C) birkaç derece üzerinde gerçekleşen bu eylem, söz konusu değerlere pratikte çok zor ulaşıldığından gündelik hayatta karşımıza ne yazık ki çıkmaz.

1911 yılında Kamerling Onnes’in metalik cıvada 4,2 K (-269ºC)’de keşfetmesiyle başlayan süperiletkenlik çalışmaları, takip eden süreçte birçok farklı gelişmeye tanıklık etti. Ancak Rochester Üniversitesi’nde görev yapan Ranga Dias liderliğindeki ekibin keşfi, süperiletkenlik hayalini bir adım öteye daha taşıma potansiyeli barındırıyor.

Süperiletkenlik nedir?

Altın, gümüş, bakır gibi sıradan bir iletkenin direnci sıcaklığı düştükçe azalır. Fakat sıcaklığın mutlak sıfıra (mümkün olan en düşük sıcaklığa) yaklaştığı durumlarda bile direnç sıfıra düşmez. Metalin tamamen saf olmaması ve yapısındaki bozukluklar buna engel olur. Süperiletken malzemelerde ise sıcaklık belirli bir değerin altına düştüğünde malzeme süperiletken durumuna geçer. Bir elektrik akımı süperiletken malzemenin içinden hiçbir kaynaktan güç almadan akmaya devam edebilir.

Süperiletken malzemeleri süperiletkenlik göstermeye başladıkları kritik sıcaklığa kadar soğutmak için genellikle sıvı azot kullanılır. Bu yüzden kritik sıcaklığı azotun kaynama sıcaklığı olan 77 Kelvin'den düşük olan malzemelere düşük sıcaklık süperiletkenleri, yüksek olanlara ise yüksek sıcaklık süperiletkenleri denir. (Kaynak)

Süper hızlı trenler (MAGLEV), hastanelerde kullanılan MR cihazları, santrallerden şehirlere enerji iletimi ve daha birçok alanda çığır açma potansiyeli bulunan süperiletkeniliğe Dias ve ekibi, oda sıcaklığı olarak kabul edebileceğimiz 14.5 °C’de ulaştı.

Dias keşiflerini, “Düşük sıcaklıklara ulaşmanın zor olmasından ötürü sıra dışı özelliklere sahip bu malzemeler, dünyayı birçoğumuzun hayal ettiği şekilde değiştirmeyi ne yazık ki henüz başaramadı. Ancak bizim keşfimiz, bu alandaki engelleri yıkarak birçok pratik uygulamanın kapılarını aralayacak” sözleriyle duyurdu.

Dünya'nın merkezindeki basınca yakın bir değerle üretildi

Farklı bilim insanlarının bakır oksit ve demir bazlı kimyasallarla ulaşmaya çalıştığı süperiletkenlik hedefine Dias ve ekibi bol miktarda hidrojen kullanarak ulaştı. “Yüksek sıcaklık değerlerine sahip süperiletkenlik için hafif elementlere ve kuvvetleri bağlara ihtiyacınız var” ifadelerini kullanan Dias, bunların süperiletkenlik için en temel kıstaslar olduğunu belirtti. Bilim insanı açıklamasının devamında ise hidrojenin en hafif element, hidrojen bağının ise en kuvvetli bağlardan biri olduğunu söyledi.

Dias ve ekibinin elde ettiği başarı ise kusursuz değil. Saf hidrojeni metalik hale çevirmek için karbon ve sülfür karışımı kullanan araştırmacılar bunları “elmas örs hücresi” adını verdikleri bir cihazda sıkıştırdı ve kimyasal reaksiyonlara girebilmesi için bunları lazer bombardımanına tuttu. İki elmas hücresi arasında sıkıştırılan elementlerin istenilen seviyeye gelebilmesi ise neredeyse Dünya’nın merkezinde karşılaşılan 39 milyon psi’lık basınçla mümkün olabildi.

Araştırmacıların bundan sonraki süreçte çözmeleri gereken en büyük engel haliyle yüksek basınç sorunu. Mevcut haliyle pratiklikten oldukça uzak olan bu çözüm, ileriki dönemlerde insanlığı örneğin bir daha hiçbir zaman pillere ihtiyaç duymayan bir topluluk haline getirebilir. Elektrik nakil hatlarındaki kaybın önüne geçilmesini sağlayacak süperiletken malzemeler, ülke ekonomilerine de ciddi katkılar sunabilir.

Aşağıda Ranga Dias’ın keşifle ilgili açıklamalarını izleyebilirsiniz.