Doğada Bulunan İlk Sıradışı Süperiletken
Bilim insanları, kimyasal bileşimi doğada da bulunan ilk geleneksel olmayan süper iletkeni buldular. Söz konusu mineral, gerçekten kendine özgü bir madde olan miassit olarak adlandırılıyor. Sadece üç doğal süper iletken daha var ama onlar da süper iletkenliğin ilk mikroskobik teorisi olan Bardeen-Cooper-Schrieffer teorisinin kurallarına uyuyor. Laboratuvarda yetiştirilen miassite farklıdır.
Süper iletkenlik, manyetik alanları malzemenin dışına iterken elektrik direncine sahip olmama (dolayısıyla enerji israfı olmadan elektriği iletme) yeteneği anlamına gelir. Bu, belirli bir kritik sıcaklığın altında gerçekleşir. Geleneksel süper iletkenlerde bu, bir durumda bağlanan elektron çiftlerinin oluşumundan kaynaklanır. Bunlar bakır çiftleri olarak bilinir. Geleneksel olmayan süper iletkenler bunun yerine aynı makroskopik özellikleri gösterirler ancak bu duruma farklı bir şey neden olmaktadır.
Geleneksel ve geleneksel olmayan süper iletkenler arasında başka bir fark daha vardır. Birincisi mutlak sıfıra çok daha yakın bir kritik sıcaklığa sahip olma eğilimindeyken, ikincisi yüksek sıcaklıkta süper iletkenlik gösterebilir. Şimdi, yüksek sıcaklıktan bahsettiğimizde 77 Kelvin’in üzerini kastediyoruz, hala oda sıcaklığında süper iletkenliğin kutsal kâsesinden uzak, ama en azından yolda.
İşte burada miassit devreye giriyor. 267,75°C’lik (-449,95°F) düşük kritik sıcaklığına rağmen, daha yüksek kritik sıcaklığa sahip süper iletkenlerin alışılmadık özelliklerini paylaşıyor ve araştırmacılar bunu alışılmadık süper iletkenliğin kökenini daha iyi anlamak için kullanmayı umuyor. Mineral, 17 rodyum ve 15 sülfür atomu (Rh17S15) içeren karmaşık bir kimyasal formüle sahiptir.
Ames Ulusal Laboratuvarı’ndan kıdemli yazar Ruslan Prozorov yaptığı açıklamada, “Sezgisel olarak, bunun odaklanmış bir arama sırasında kasıtlı olarak üretilen bir şey olduğunu ve doğada var olamayacağını düşünüyorsunuz” dedi. “Ama öyle olduğu ortaya çıktı.”
Miassite doğada Rusya’nın Çelyabinsk Oblastı’ndaki Miass Nehri yakınlarında bulundu. Onu oluşturan elementler oksijenle reaksiyona girme eğilimindedir, bu nedenle oldukça nadirdir. Ayrıca iyi biçimlendirilmiş kristaller halinde büyümediğinden, özellikleri ancak laboratuvarda büyütülerek değerlendirilebilir.
Araştırmacılar ilginç süperiletkenlerin var olabileceği bir yer olarak rodyum-sülfür sistemlerine bakıyorlardı. Prozorov’un grubu malzemeyi mutlak sıfırın (-273,1°C/-460°F) biraz üzerinde tuttu ve süperiletkenlik sağlandıktan sonra bunun ne kadar geleneksel olduğunu test etti.
Testlerden biri “Londra nüfuz derinliği” olarak adlandırılır. Geleneksel bir süper iletkende, zayıf bir manyetik alan malzemenin büyük kısmına sabit bir uzunlukta nüfuz edebilir. Geleneksel olmayan bir süperiletkende ise bu sıcaklıkla birlikte değişir.
Bir başka yaklaşım da malzemeye yüksek enerjili elektronlar çarptırarak kusurlara yol açmaktı. Geleneksel olmayan süper iletkenler bu kusurlara karşı oldukça hassastır. Ve miassite alışılmadık bir süper iletken gibi davrandı.
“Bu, büyük ve şişman balıklarla dolu gizli bir balıkçı deliği bulmak gibi. Rh-S sisteminde üç yeni süper iletken keşfettik. Ve Ruslan’ın detaylı ölçümleri sayesinde miassitin geleneksel olmayan bir süper iletken olduğunu keşfettik,” diye ekliyor Iowa Eyalet Üniversitesi ve Ames Laboratuvarı’ndan Profesör Paul Canfield. Canfield bu proje için miassiti sentezledi.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber