Bu resmi görüntülemek için lütfen JavaScript’i etkinleştirin
Süperiletkenler, son yıllarda bilim dünyasının en heyecan verici ve potansiyel dolu keşiflerinden biri olarak ortaya çıktı. Bu özel malzemeler, elektrik direncini sıfıra yakın seviyelere indirme ve akıllı cihazlardan güç iletimine kadar birçok alanda devrim yaratma potansiyeline sahiptir.
Süperiletken teknolojisi, geleceğin güç verimliliği, ulaşım, tıp, bilgi işleme ve daha birçok dalında köklü değişiklikler getirebilir.
Süper iletkenler, belirli bir sıcaklıkta özel bir kristal yapıya sahip olan malzemelerdir. Bu sıcaklık, her bir mükemmel iletken için farklı olabilir, ancak genellikle çok düşük sıcaklıklarda, yani mutlak sıfıra yakın olarak çalışırlar.
Bu, süper iletkenlerin düşük sıcaklık koşullarında inanılmaz elektriksel özellikler sergilemesini sağlar.
LK-99 adlı malzeme oda sıcaklığında mükemmel iletkenliğe ulaştı.
Ön baskının arXiv.org’da yayınlanmasından birkaç saat sonra, Güney Kore’den bir grup bilim insanı tarafından hazırlanan iki makale büyük ses getirdi.
Araştırmacıların öne çıkan argümanı, LK-99 adlı, oda sıcaklığında ve ortam basıncında günlük koşullar altında elektriği mükemmel bir şekilde iletebilen bir malzeme keşfettikleri yönünde.
Bu unsur neden önemlidir?
Oda sıcaklığında süper iletken olan bir element, birçok teknolojiyi dönüştürme potansiyeli açısından oldukça değerlidir.
Bu tür elemanlar, mükemmel derecede verimli bir elektrik şebekesini, askıya alınmış trenleri, ticari olarak uygun füzyon reaktörlerini mümkün kılabilir.
Yazarlar, keşiflerinin “insanlık için yeni bir çağ açan yepyeni bir tarihi olay olacağını” yazdılar. Ancak deneyleri artık bilim camiası tarafından düzgün bir şekilde incelenmedi ve çığır açan süper iletken arayışının bir başarısızlık geçmişi var.
Güney Koreli araştırmacıların tezleri doğruysa gelecekte inanılmaz keşiflerle karşılaşabiliriz.
Twitter’da yapay zeka ve robotik ile ilgili hikayeleri paylaşan Twitter hesabı “hurricane” bu maddenin neden bu kadar fazla olduğunu şöyle açıklıyor:
Sadece Türkiye’de, iletim ve dağıtım kayıpları nedeniyle her yıl tahminen 18-24 milyar kWh elektrik israf edilmektedir. Bu da 7/24 çalışan 3 adet Akkuyu Nükleer Santrali reaktörüne eşdeğerdir. Mükemmel iletkenlik, yüksek gerilim ve akımlarda kayıpsız elektrik iletimi sağlar.
Araştırmacılara göre LK-99, son derece kolay laboratuvar ekipmanları ile yaklaşık 34 saatte hazırlanabiliyor. Bu, çok kolay ölçeklenebileceği anlamına gelir.
Kuantum bilgisayarlar, kubitlerde tutarlılığı korumak için harika iletkenler kullanır. Oda sıcaklığı ve basıncındaki küçük değişiklikler bilgisayarların arızalanmasına neden olabilir. Ancak LK-99 sayesinde kuantum bilgisayar artık herkesin kullanımına açık olacak.
“Elektrikli araç menzilleri artacak”
Elektrikli araçların pilleri aşırı ısınma nedeniyle çok çabuk bitiyor. Mükemmel iletkenlere sahip akü ısınmasının önüne geçilerek elektrikli araçların menzili artacak ve şarj süreleri kısalacak.
Aynı şey telefonlarımız ve bilgisayarlarımız için de geçerli. Artık mükemmel iletkenler sayesinde 0 direnç kaybı olacağı için telefonunuz ısınmayacak ve artık bilgisayarlarınızdaki soğutma fanlarına ihtiyaç duymayacaksınız.
Süper iletkenler güçlü manyetik alanlar oluşturabilir. Bu, MR gibi tıbbi görüntüleme teknolojilerinin kalitesini ve kesinliğini önemli ölçüde artırabilir. Bu, MR cihazlarının artık daha hassas ve daha erişilebilir olacağı anlamına geliyor.
Oda sıcaklığında üstün iletkenler sayesinde nesneleri hava sürtünmesi olmadan taşıyabilen manyetik kaldırma sistemleri gelişecek ve yaygınlaşacaktır. LK-99, hızlı trenlerin ve diğer ulaşım sistemlerinin verimliliğini ve hızını artıracak.
Muhtemelen bu yılın Nobel fizik ödülünün sahibi olacak olan bu yeni teknoloji, elektrikli uçaklar, daha verimli rüzgar türbinleri, daha verimli güneş panelleri gibi hayal bile edilemeyecek pek çok yenilikçi uygulamayı da mümkün kılma potansiyeline sahip.
süper iletkenlerin tarihi
Elektronlar, alüminyum tel gibi standart bir iletken malzemeden akarken, çarpışan arabalar gibi hareket ederek atomlardan sekerler. Tüm bu atlamalar, elektrik akımını azaltan bir direnç oluşturur.
Ancak bu alüminyum tel, mutlak sıfırın (-459 derece Fahrenheit) yaklaşık bir kelvin üzerine soğutulursa, garip bir şey olur: elektronlar, sıfır dirençle alüminyum atomları arasında sürtünmesizce kayan çiftler halinde bir merkeze gelirler.
1987’de araştırmacılar, ucuz ve bol miktarda sıvı nitrojenle kolayca elde edilebilecek bir sıcaklık olan 77 kelvin’e (-321 derece F) soğutulması gereken ilk “yüksek sıcaklık” mucizevi iletkenleri keşfettiler.
Bu malzemeler kelimenin tam anlamıyla ve mecazi olarak heyecan vericiydi ve bilim adamları ve halk arasında büyük iletkenliğin daha sıcak olasılıkları hakkında coşku uyandırdı.
Ancak ilerlemeler yavaşladıkça ve “yüksek sıcaklık” süper iletkenleri soğuk sıcaklıklarda sıkışıp kaldıkça bu coşku azaldı.
Son on yılda, araştırmacılar farklı bir alternatif aradılar: Nispeten yüksek sıcaklıklarda mükemmel iletkenler olan hidrojen bazlı bileşikler keşfettiler. – ancak yalnızca bir milyon atmosferden daha yüksek basınçlara sıkıştırıldığında.
Bu kadar yüksek basınçları korumak, çok düşük sıcaklıkları korumaktan bile daha zordur.
En son argümanlar ne vaat ediyor?
Gelelim haberimizin asıl konusu olan Güney Koreli bilim insanlarına. Araştırmacılar, bir kurşun, bakır, fosfor ve oksijen bileşiği olan LK-99’un 400 kelvin (260 derece F) üzerindeki sıcaklıklarda ve ortam basıncında mükemmel bir iletken olduğunu söylüyor.
Ayrıca, toz bileşenlerin tam oranlarının karıştırılmasını ve ardından karışımın yüksek sıcaklıklarda pişirilmesini gerektiren, bileşiğin kuru üzüm büyüklüğünde peletlerinin nasıl yapılacağına dair ayrıntılı bir açıklama da veriyorlar.
Yazarlar ayrıca LK-99 testleri yaptıklarını ve elektrik direncinin 378 kelvin (220 derece F) civarında keskin bir şekilde düştüğünü ve ardından 333 kelvin (140 derece F) civarında neredeyse sıfıra ulaştığını bulduğunu söylüyorlar.
Sıfır elektrik direnci, süperiletkenliğin ayırt edici özelliği olsa da, gerçek bir mükemmel iletkeni doğrulamak için başka testler gereklidir. Böyle bir test Meissner etkisi içindir: Harika bir iletken manyetik alanları dışarı atarken, diğer mıknatısları iter ve ikonik bir havaya yükselme etkisi yaratır.
Bazı bilim adamları şüpheci
İncelemeden sağ çıkamayan inanılmaz argümanlar, büyük iletkenlik alanını uzun süredir rahatsız ediyor.
1987’de, YBCO adlı bir bileşiğin yüksek sıcaklıklarda mükemmel bir iletken olduğu keşfedildikten sonra, bazı araştırmacılar bileşiğin oda sıcaklığında mükemmel iletkenlik geliştirdiğine dair ipuçları gördüklerini düşündüler, ancak daha yakından incelendiğinde durum böyle değildi.
Bir zamanlar ümit vaat eden başarısızlıkların listesi uzayıp gidiyor: alüminyum ve karbon sandviçler, bakır klorür, amonyak bazlı bileşikler ve daha fazlası.
Rochester Üniversitesi’nden bir fizikçi olan Ranga Dias, son zamanlarda oda sıcaklığındaki süperiletkenler hakkında çeşitli tartışmalar yaptı. Ancak geri çekilmeler ve bilimsel suiistimale ilişkin argümanlar, bu bulguların güvenilirliğini baltaladı.
Tüm bunlar, oda sıcaklığında mükemmel iletkenliğe ilişkin son raporlara, özellikle de şu anda akran değerlendirmesi tarafından büyük ölçüde incelenmemiş olanlara şüphe uyandırıyor.
Bu son olayda, Güney Koreli grubun ön baskı belgelerindeki bazı ayrıntılar alarma neden oldu. Florida Üniversitesi’nden bir fizikçi olan James Hamlin, LK-99’un manyetik özelliklerini ölçmede onu rahatsız eden tuhaflıklara dikkat çekiyor.
işin içinde bir gariplik var
Rice Üniversitesi’nden bir fizikçi olan Doug Natelson, bu hikaye için bir röportaj sırasında ön baskıları incelerken birdenbire daha da tuhaf bir şey fark etti.
Her iki kağıt da LK-99’un manyetik özelliklerini detaylandıran bir infografik içerir. Her iki çizim de aynı veri kümesinden alınmıştır ve bu nedenle bire bir olmalıdır – ancak kağıt üzerindeki bir çizim, diğerinden yaklaşık 7.000 kat daha büyük ölçekli bir y eksenine sahiptir.
Bu tür bir tutarsızlık hiçbir şeyi kanıtlamaz, ancak en azından endişe verici bir redaksiyon eksikliğine işaret eder. Scientific American yorum için Güney Koreli gruba ulaştı, ancak şu anda haberleri yayınladığımız sırada herhangi bir haber almadı.
Hevesli bağımsız gruplar Güney Koreli ekibin çalışmalarını kopyalamaya çalışırken, LK-99’da gerçekte neler olup bittiğine dair kesin yanıtlar almak sabır ister.
LK-99’un sentezini tarif etmek kolay olduğundan, sonuçlar önümüzdeki birkaç gün veya hafta içinde gelebilir.
