- Bakır bazlı süperiletken (cuprate) kristallerin tek tip değil, iki farklı atomik düzenden oluşan bir yama deseni taşıdığı belirlendi.
- Bölgeler arasındaki sınırların beklenenden yüzlerce kat geniş olduğu ve süperiletkenliği muhtemelen olumsuz etkilediği saptandı.
- Bulgu, gelecekteki enerji şebekeleri, tıbbi tarayıcılar ve kuantum bilgisayarlar için kullanılan teorik modellerin yeniden gözden geçirilmesini gerektirebilir.
Bakır bazlı süperiletken (cuprate) kristallerin iç yapısının, kırk yıldır kabul edilen varsayımın aksine tek tip olmadığı ortaya çıktı. University of Warwick Kimya Bölümü’nden Prof. Mark Senn liderliğindeki araştırma ekibi, bu malzemelerin aslında iki farklı atomik düzenin yan yana bulunduğu bir yama deseni oluşturduğunu gösterdi. Ekip, tarama 3D X-ışını kırınımı (scanning 3D X-ray diffraction) adı verilen bir yöntemle kristalin derinliklerini ilk kez üç boyutlu olarak görüntüledi. Bulgular Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
Söz konusu malzemeler, süperiletkenlik için alışılmadık derecede yüksek sıcaklıklarda elektriği dirençsiz taşıyabilen cuprate ailesine ait. Yine de bu sıcaklıklar mutlak sıfıra yakın, oldukça soğuk değerler. Yüksek sıcaklık süperiletkenliği, gelecekteki enerji şebekeleri, tıbbi görüntüleme cihazları ve kuantum bilgisayarlar üzerine yapılan araştırmaların temelini oluşturuyor; ayrıca bugün mümkün olandan çok daha güçlü mıknatısların geliştirilmesine de kapı aralıyor.
Kristal İçindeki Sınırlar Neden Bu Kadar Geniş?
Araştırma ekibi, kristalin yüzeyinin değil bütününün görüntülenmesini sağlayan bir teknik kullandı. Bu yöntem, tıbbi bilgisayarlı tomografi (CT) taramasına benzer şekilde çalışıyor; ancak doku yerine kristal içindeki atom dizilimini haritalıyor. Çalışma, iki farklı atomik düzenin arasındaki sınır bölgelerinin beklenenden yüzlerce kat daha geniş olduğunu ortaya koydu.
Bu genişlik, sınır bölgelerinin basit bir ayrım çizgisinden ziyade kendi başına bir yapı gibi davranmasına yol açıyor. Araştırmacılardan birine göre, kristal temelden yama yama ve dokulu bir yapıya sahip; bu geniş sınır bölgeleri süperiletkenliğin yanında sadece pasif bir şekilde durmak yerine, muhtemelen ona karşı çalışıyor.
Ölçümleri Mümkün Kılan Teknik Gelişme Neydi?
Bu düzeyde ayrıntılı görüntüleme, Fransa’da bulunan bir senkrotron tesisine yapılan 150 milyon avroluk bir yükseltme sayesinde mümkün hale geldi. Araştırmacılar, bu tekniğin kapsamının süperiletkenlerle sınırlı kalmayacağını, farklı malzemelerin üç boyutlu iç yapısının daha önce erişilemeyen bir ayrıntı düzeyinde incelenebileceğini düşünüyor.
Ekip, gizli yapısal karmaşıklığın yalnızca incelenen kristalle sınırlı olmayıp geniş cuprate ailesinin genelinde yaygın olabileceğinden şüpheleniyor. Bu durumun, aşırı basınç altında süperiletkenlik özelliği araştırılan ilişkili malzemelerde de görülebileceği belirtiliyor.
Araştırmacılardan birine göre, bu bulgu bazı malzemelerin neden diğerlerinden daha iyi performans gösterdiğini açıklayabilir ve mevcut bazı ölçümlerin yeniden yorumlanmasını gerektirebilir. Aynı şekilde, gelecekte geliştirilecek teorik modellerin bu yapısal karmaşıklığı hesaba katması gerekebilir. Bulgular, kırk yıllık kuramsal çerçevenin bu yeni veriyle birlikte yeniden değerlendirilmesi gerektiğini gösteriyor.
İlgili Diğer Haberler
Çevre ve İklim İçin Süperiletkenlik: Gelecek Vaat Eden Uygulamalar
Kaynak: scitechdaily.com
