Cambridge Üniversitesi’nden bilim insanları yüksek sıcaklıkta süper iletkenliğin nerede ortaya çıktığını bulduklarına inanıyorlar. Bu uzun zamandır çözülemeyen bir gizemdi. Edinilen yeni bilgilerle, bilim insanları bu materyallerin astronomik potansiyellerinden, hızlı trenlerden süper bilgisayarlara, pek çok teknoloji alanında faydalanabilirler.
Süper iletkenlerin özelliklerinin nereden kaynaklandığını bulmak amacıyla, bilim insanları benzer özellikleri gösteren materyalleri inceleme çalışmalarını hızlandırdılar.
Yayınlanan son raporda, bilim insanları süper iletkenliğin, aynı zamanda yoğun yük dalgalarının da nedeni olan bükülü elekron boşlukları sayesinde ortaya çıktığını açıklandı. Çalışma “Nature” dergisinde yayınlandı.
Süper iletkenlik, 1911 yılında, Heike Kamerlingh Onnes tarafından metallerin düşük sıcaklıklardaki özellikleri araştırılırken keşfedildi. Süper iletkenlik sıfır elektrik dirençli maddelerin ortaya çıkmasını sağlayan harika bir olaydır. Süper iletken özelliklerin ortaya çıkması için materyalin sıcaklığı mutlak sıfıra (-273oC) yaklaştırılmalıdır. Bu maddeler düşük sıcaklık süper iletkenleri olarak bilinirler.
Bununla beraber, var olan bazı materyaller çok daha yüksek sıcaklıklarda süper iletken özellikler gösterebilmektedir, -135oC civarında. Bu materyaller modern teknolojide çok çeşitli alanlarda kullanılabilecek potansiyele sahiptir, ama maalesef, düşük sıcaklık süper iletkenlerinin aksine bu materyaller hakkında çok az bilgiye sahibiz.
Bir basın açıklamasında, Doktor Suchitra Sebastian şöyle diyor: ”Yüksek sıcaklık süper iletkenlerinin problemlerinden biri de nasıl yeni materyaller keşfedeceğimizi bilmememiz. Çünkü biz aslında yüksek sıcaklıkta süper iletkenliğe yol açan unsurları da bilmiyoruz.”
Bilinen süper iletkenlerde elektronlar kullandığımız elektronik cihazların aksine, sıkı elektron çiftleri tarafından taşınırlar. Bu şekilde taşındıklarında materyalden içinden rahatça geçebilirler, dirençle karşılaşmamalarının sebebi de budur. Yalnız elektronlar daha düzensiz taşınırlar ve sıklıkla çarpışırlar, bu da direnç oluşmasına sebep olur. Sıfır direnç durumu, sadece belirli kritik sıcaklıklar sağlandığında ortaya çıkar.
Bilim insanları bir şeyden emindi, materyalin içindeki bir şey yapışkan görevi görerek elektronları birbirine bağlıyordu, ama bunun ne olduğunu bilmiyorlardı. Bu yapışkan hakkında bildikleri tek şey manyetik alan kuvvetinin etkisinde ya da daha yüksek sıcaklıklarda yapıştırıcı etkisinin azaldığıydı, bu da süper iletkenliğin ortadan kalkmasına yol açıyordu.
Bilim insanları elektronların birleşmesine yol açan şeyin ne olduğunu bulmak farklı bir yaklaşım sergilediler. Materyallerin süper iletken evresinde olmadıkları hallerinden başladılar.
Doktor Suchitra Sebastian şöyle diyordu: ”Elektronlar birleşmeden önce ne tür etkileşimlerin meydana geldiğini anlamaya çalışıyoruz, çünkü bu etkileşimlerden biri yapışkanı yaratan şey olabilir. Elektronlar bir araya geldikten sonra onları birleştiren şeyin ne olduğunu anlamak zor olabilir. Elektronların birbirinden ayırdığımızda nasıl davrandıklarını görebilir ve umarım süper iletkenliğin nerden geldiğini anlayabiliriz.” Araştırmacıların da bildiği gibi, süper iletkenlik, maddelerin normal hallerinde sahip oldukları özellikleri ortadan kaldırma eğilimindedir, örneğin manyetizma. Bu normal hal özelliklerini bastırarak da süper iletkenliği ortaya çıkarmak mümkündür.
Ekip, güçlü manyetik alanlar kullanarak, bakır oksidin süper iletkenliğini başarıyla ortadan kaldırdı. Bu, sonunda araştırmacıların madde süper iletken hale geçerken, elektronların birleşmesini yol açan kaynağın yerini saptamasını sağladı. Garip bir şekilde, elektron boşluklarının süper iletkenliğin en zayıf olduğu yerlerde bulunduğu ortaya çıktı. Bu boşluklar, elektronların yoğun yük dalgalanmalarından kaynaklanır.
Sebastian: “Benzer özellikler taşıyan başka maddeler keşfederek, umarız ki daha yüksek sıcaklıklarda süper iletken özellik gösteren materyaller bulacağız. Belki de oda sıcaklığında çalışabilen süper iletkenler keşfedeceğiz.”
