Yarı iletken fizikçisi Kristin Poduska, arkeolojiye odaklandığı izninin ardından çevresel faktörlerin doğal malzemelerin kimyasal ve yapısal özellikleri üzerindeki etkilerini araştırmak için ilham aldı.
Kayalar ve çanak çömlek ile yarı iletken ve termoelektrik malzemeler arasında çok az benzerlik vardır. Kanada’daki Newfoundland ve Labrador Memorial Üniversitesi’nde katı hal fizikçisi olarak çalışan Kristin Poduska’nın, İsrail’deki Weizmann Bilim Enstitüsü Helen ve Martin Kimmel Arkeoloji Bilimi Merkezi’nde geçirdiği bir yıllık sabbatical döneminden önceki görüşü de bu yöndeydi. Poduska, gömülmüş binlerce yıllık Neolitik köyler gibi yerlerden binlerce yıl öncesine dayanan antropojenik ve jeolojik örneklerin kökenlerinin ve oluşum koşullarının açıklığa kavuşturulmasına katkıda bulundu.
Bu eski şeylerin geçmişi hakkında daha fazla bilgi edinmek için daha önce Kanada’da kullandığı yüzey kimyası ve spektroskopi yöntemlerini kullanarak saf, laboratuvar yapımı yarı iletken malzemeleri inceledi. Ancak şimdi mükemmel örnekler yerine binlerce yıldır gömülü olan örneklerle çalışıyordu. Poduska, topraktan çıkan nesnelerle ilgili sorulara geleneksel malzeme bilimi yöntemlerini kullanarak yanıt verebilmenin kendisine büyük bir tatmin duygusu verdiğini söylüyor. Physics Magazine Dergisi, bir katı hal fizikçisinin günlük çalışmalarında karşılaştığı zorluklar hakkında daha fazla bilgi edinmek için Poduska ile konuştu.
Röportaj kısaltılarak düzenlenmiştir.
Şu anda hangi sistemleri araştırıyorsunuz?
Evrimsel geçmişleri boyunca tuzlu deniz suyu ya da akarsulardan gelen tatlı suyla temas etmiş katı maddeler. İncelediğim örnekler arasında, mermer veya kireçtaşı gibi kayaların yanı sıra insanlar tarafından üretilen harç ve sıvalarda sıklıkla bulunan karbonat minerallerinden oluşanlar da yer alıyor. Bu sistemlerin tümü, suyla tepkimeye girerek kimyasal veya mikroyapısal yapılarını değiştirme yeteneğine sahip minerallerden oluşuyor.
Bir numune aldıktan sonra, hangi tarihsel soruları ele almaya çalışıyorsunuz? Ne olduğu, ne zaman stabilize olduğu ve bunu nasıl yaptığı gibi.
Karbon tarihleme için uygun parçaların bulunması, “ne zaman” sorusunu yanıtlamak için arkeolojik eserler üzerinde çeşitli kimyasal testler yapılmasını gerektirir. Suyun bazı arkeolojik eserlerdeki bazı elementlerle etkileşimi orijinal karbon konsantrasyonunu bozabileceğinden ve karbon tarihlemeyi zorlaştırabileceğinden, temiz parçalar arıyoruz.
Farklı minerallerin nasıl bozulduğu ve neden bazı jeolojik ve arkeolojik malzemelerin diğerlerinden daha uzun süre kalıcı göründüğü hakkında daha fazla bilgi edinmek için testler de yapıyoruz. Yakın zamanda, meslektaşlarım ve ben, su erozyonuna karşı dirençlerini artırmak için işlediğimiz karbonat minerallerini test ettik.
Taşları ve diğer arkeolojik materyalleri araştırmaya ilk başladığınızda önünüze çıkan en büyük engel neydi?
Saha çalışmasında uzmanlık kazanmak. Kalsit kaya örnekleri almak için ekibimle birlikte Newfoundland’ın izole bölgelerine seyahat ettim. Kayanın tam yerini not etmek çok önemli çünkü bileşimini ve tarihini bir araya getirmek için bu bilgiye ihtiyacınız var. Görsel ayrımcılık becerilerinizi geliştirmeniz de önemli çünkü bir geziden sonra geri dönüp ek örnekler toplamak her zaman mümkün olmuyor.
Bununla birlikte, bugünlerde kullandığım cihazlardan birkaçı saha gezileri için yeterince taşınabilir. İzinli olduğum dönemde öğrendiğim en faydalı stratejilerden biri, aletleri otel odamdaki bir dizüstü bilgisayara bağlamak oldu; böylece daha fazla örnek toplama fırsatım varken sonuçlarımın ön ölçümlerini yapabiliyorum. Bu kontroller sayesinde yağmurlu günlerde yapacak bir şeyim de oldu.
Bir kayanın içindeki mineraller bize kayanın içinde yaşadığı çevre hakkında bir şeyler söyleyebilir mi?
Evet, kesinlikle. Batı Newfoundland’da mikroorganizmaları destekleyebilecek yüksek pH değerine sahip kaynakların yakınında oluşan beyaz kalsiyum karbonatları karakterize etmek devam eden çalışmalarımdan biri. Bu karbonatların serpantinleşme adı verilen özel bir su-mineral sürecinden geçtiğini keşfettik.
Bu mineralin imzaları, bir uydu veya drone görüntüsünde görülmeleri halinde aynı reaksiyonun gerçekleşmiş olabileceği başka yerleri bulmak için kullanılabilir. Bu veriler, ister Dünya’da ister başka bir gezegende olsun, gelecekteki araştırma projelerinin yerlerini önceliklendirmek için kullanılabilir. Örneğin, Newfoundland’daki çalışmam, Mars’ta potansiyel mikrop barındıran bölgeler bulmayı amaçlayan bir simülasyon projesinin bir bileşenidir. İklim değişikliğini hafifletmeye yönelik stratejiler, çevrenin karbonat kayaların ve nesnelerin mimarisini şekillendirdiği yollardan da ilham alabilir.
Ne şekilde?
Karbonu uzun vadede kayalarda başarılı bir şekilde tutabilmek için karbondioksitin minerallere hangi mekanizmalarla entegre olduğunu anlamamız gerekir. Suyla temas etmiş jeolojik ve arkeolojik örnekleri analiz etmek için kullandığımız aynı aletler bunu başarmak için de kullanılabilir.
Okyanusların asitliğini sanayi devriminden önceki seviyelere geri getirmek de bir başka kullanım alanıdır. Doğal ayrışmanın maruz kalan kaya yüzeylerindeki karbonatların kristal yapılarını nasıl değiştirdiğine dair anlayışımızı kullanarak, bu tür süreçleri taklit eden teknolojilerin Dünya okyanuslarının pH’ını yeniden dengeleyip dengeleyemeyeceğini izlemek ve anlamak için yöntemler oluşturabiliriz.
Yarı iletken fiziğindeki eski meslektaşlarınız arkeoloji ve jeofiziğe geçişiniz hakkında ne düşünüyor?
Hepsi bunu gönülden kabul etti. Özellikle öğrenciler çevrenin değiştiğinin ve bunu tersine çevirmek için herkesin harekete geçmesi gerektiğinin farkındalar. Katı hal fiziği bu konuda onlar için büyüleyici ve onarıcı.
