Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Süperiletkenlik: Bilim Adamlarının Daha İyi Malzemeler Bulmak İçin Yeni Püf Noktaları

03.11.2021
60
Süperiletkenlik: Bilim Adamlarının Daha İyi Malzemeler Bulmak İçin Yeni Püf Noktaları

Süperiletken İllüstrasyon

Nikelatlar, gelecekteki süper iletkenlik teknolojileri için umut verici yeni bir malzemedir. TU Wien’deki (Viyana) bilim adamları artık elektronik yapılarını açıklamayı başardılar.

30 yılı aşkın araştırmadan sonra bile, yüksek sıcaklık süperiletkenliği hala malzeme fiziğinin çözülmemiş büyük gizemlerinden biridir. Bazı malzemelerin nispeten yüksek sıcaklıklarda bile herhangi bir direnç göstermeden elektrik akımını iletmesine neden olan mekanizma hala tam olarak anlaşılamamıştır.

İki yıl önce, gelecek vaat eden yeni bir süperiletken sınıfı keşfedildi: katmanlı nikelatlar. İlk kez bir araştırma ekibi TU Viyana şimdi teori ve deneyi karşılaştırarak bu yeni süperiletkenlerin önemli parametrelerini belirlemeyi başardı. Bu, ilk kez, bu malzemelerdeki yüksek sıcaklık süper iletkenliğinin elektronik mekanizmalarını anlamak için kullanılabilecek teorik bir modelin mevcut olduğu anlamına gelir.

Jan Küneş

Jan Kuneš. Sağda: Nikel ve oksijen atomları ve aradaki hareketli elektronlar. Kredi bilgileri: TU Wien

Yüksek sıcaklık süper iletkenleri arayışında

Günümüzde pek çok süperiletken bilinmektedir, ancak bunların çoğu yalnızca aşırı düşük sıcaklıklarda süperiletkendir. tamamen sıfır. Bu “yüksek” sıcaklıklar (çoğunlukla -200°C’den daha az büyüklük mertebesinde) insan standartlarına göre hala aşırı soğuk olsa da, daha yüksek sıcaklıklarda süper iletken olarak kalan malzemelere “yüksek sıcaklık süper iletkenleri” denir.

Önemli ölçüde daha yüksek sıcaklıklarda hala süper iletken olan bir malzeme bulmak, birçok yeni teknolojinin kapısını açacak devrim niteliğinde bir keşif olacaktır. Uzun bir süre boyunca, sözde cupratlar özellikle heyecan verici adaylar olarak kabul edildi – bakır atomları içeren bir malzeme sınıfı. Ancak şimdi, başka bir malzeme sınıfı daha da umut verici olabilir: kupratlara benzer bir yapıya sahip olan, ancak bakır yerine nikel içeren nikelatlar.

“Kupratlar hakkında çok fazla araştırma yapıldı ve malzemenin süper iletken olarak kaldığı kritik sıcaklığı önemli ölçüde artırmak mümkün oldu. Yeni keşfedilen nikelatlar ile benzer bir ilerleme kaydedilebilirse, bu ileriye doğru büyük bir adım olur” diyor, Katı Hal Fiziği Enstitüsü’nden Prof. TU Viyana.

Erişilmesi zor parametreler

Bu tür süperiletkenlerin davranışını açıklayan teorik modeller zaten mevcuttur. Ancak sorun, bu modelleri kullanmak için, belirlenmesi zor olan belirli malzeme parametrelerinin bilinmesi gerektiğidir. Jan Kuneš, “Yük transfer enerjisi kilit bir rol oynuyor” diye açıklıyor. “Bu değer bize bir nikelden bir elektron aktarmak için sisteme ne kadar enerji eklemeniz gerektiğini söyler. atom bir oksijen atomuna.”

Ne yazık ki, bu değer doğrudan ölçülemez ve teorik hesaplamalar son derece karmaşık ve kesin değildir. Bu nedenle, Jan Kuneš’in araştırma grubunun bir üyesi olan Atsushi Hariki, bu parametreyi dolaylı olarak belirlemek için bir yöntem geliştirdi: Malzeme X-ışınları ile incelendiğinde, sonuçlar yük transfer enerjisine de bağlıdır. Jan Kuneš, “Bu parametreye özellikle duyarlı olan X-ışını spektrumunun ayrıntılarını hesapladık ve sonuçlarımızı farklı X-ışını spektroskopi yöntemlerinin ölçümleriyle karşılaştırdık” diye açıklıyor. “Bu şekilde uygun değeri belirleyebiliriz – ve bu değer artık malzemenin süper iletkenliğini tanımlamak için kullanılan hesaplama modellerine eklenebilir.”

Daha iyi nikelatların aranması için önemli ön koşul

Böylece, ilk kez, malzemenin elektronik yapısını tam olarak açıklamak ve nikelatlardaki süperiletkenliği tanımlamak için parametreli bir teorik model kurmak artık mümkün olmuştur. Jan Kuneš, “Bununla artık etkinin mekaniğinin elektronik düzeyde nasıl açıklanabileceği sorusunun en alt noktasına ulaşabiliyoruz” diyor. “Hangi yörüngeler belirleyici bir rol oynuyor? Hangi parametreler ayrıntılı olarak önemlidir? Bu malzemeyi nasıl daha da geliştireceğinizi öğrenmek istiyorsanız bilmeniz gereken şey bu, böylece bir gün süper iletkenliği çok daha yüksek sıcaklıklara kadar devam eden yeni nikelatlar üretebileceksiniz.”

Referans: Keisuke Higashi, Mathias Winder, Jan Kuneš ve Atsushi Hariki tarafından “Sonsuz Katmanlı Nikelatın Çekirdek Düzeyinde X-Işını Spektroskopisi: LDA+DMFT Çalışması”, 13 Ekim 2021, Fiziksel İnceleme X.
DOI: 10.1103 / PhysRevX.11.041009

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.