Süperiletken teknolojisinin neresindeyiz.Bu teknoloji bizlere neler vaad ediyor.

Süperiletkenler

Hard disk boyutunda bilgisayar kasaları, fazla enerjiyi depolayan manyetik sistemler ,çok daha hızlı veri iletimi ,hatta belki de uçan arabalar... Bunların hepsi şimdilik hayal mı? Bunun üzerine düşünen bilim insanları çok da uzak sayılmayacak bir geçmişte 1911’de maddenin yeni bir özelliğini keşfettiler. Süperiletkenken özellik gösterebildiğini... Maddeler, üzerlerinden elektrik geçmesini engellemeye çalışırlar ve büyük bir oranda da başarırlar.Hayatımızın her alanında ihtiyaç duyduğumuz elektriği üzerlerinden geçtiği maddelerin verimini düşürmüş haliyle kullanmak ,elektriği iletim ve depolama konusunda ciddi kayıplar vermemize neden oluyor.Bunu engellemenin yolu süperiletken maddelerin kullanımını yaygınlaştırmak olabilir. 1911 yılında Heike Kamerling Onnes,4.2 Kelvin ve altındaki sıcakliklarda katı cıvanın direncinin gittikçe azalıp 0'a  yaklaştığını keşfetmesiyle süperiletkenlerle ilgili araştırmalar başlamış oldu.Günümüze kadar geçen bu süreçte bilim insanları bu yararlı maddeleri oda sıcaklığında da kullanmak için çalışmalar yaptılar  çünkü süperiletken maddelerin çalışabilmesi için gereken sıcaklıklar masraflı ve erişilmesi zor.Fakat henüz oda sıcaklığı bir yana dursun -196 derecenin üstüne dahi çıkılamadı.Maddelerin artık normal şartları bırakıp süperiletken duruma geçtikleri sıcaklık değerine kritik sıcaklık deniyor.Dolayısıyla süperiletken maddeleri günlük hayatta kullanabilmemiz için ya kritik sıcaklıkları yüksek yeni maddeler elde etmemiz ya da mevcut maddelerin kritik sıcaklıklarını yükseltmemiz gerekiyor aksi halde bu potansiyel gelecek teknolojisi soğutucu azot gibi sıvılara bağımlı kalarak avantajlı olmayan bir konumda kalmaya devam edecek.2016 yılında İngiliz David Thouless,Duncan Haldene ve Michael Kosterlitz’in Nobel fizik ödülünü süperiletkenlerle ilgili yaptığı çalışmalarla kazandıkları göz önünde bulundurulursa bu konu olası bir ilerleme dahilinde araştırmacısına Nobel vaad ediyor.Peki bu maddelerin süperiletkenliği sağlama prensipleri ne ? 

Bu sorunun cevabı için Cooper çiftleri ve Meissner etkisini incelemeliyiz.

Cooper çiftleri metallerde gözlemlediğimiz bir durumdur.Negatif yüklü elektron bölgesiyle pozitif yüklü elektronlar etkileşerek çiftli yapı oluştururlar.Bu yapı sayesinde elektronlar,elektromanyetik bir yapı üzerinde hareket etmeye başlar. Böylece direnci çok düşük,dışarıya ısı yaymayan bir yapı oluşur bu sayede kayıplar minimum düzeye erişir.Bu olayın gerçekleşebilmesi için mutlak 0 (-273 derece) ve -196 derece arasında değişen sıcaklık değerlerinde olması gerekir.Gereken sıcaklıklar kullanılan metalin cinsine göre değişmektedir.

Süperiletken maddelerin kritik sıcaklık altında manyetik alanı dışlamasına ise Meissner etkisi denir.Bu olaylar etkisiyle süperiletkenliğin prensipleri açıklanır.

Eğer süperiletkenlik oda şartlarında sağlanabilseydi bilgisayar,televizyon gibi aletlerin donanım kısımları ısınma yapmayacağı için çok daha yakın dizayn edilip çok küçük hacime sıkıştırılabilirdi. Yüksek miktarlarda enerji depolanması sağlanabilirdi.Daha karmaşık devrelerin küçük hacimlere sığması taşıma ve depolama kolaylığı sağlayabilirdi.Mikro elektronik devrelerde ısınmadan kaynaklı sorunlar azaltılabilirdi.Ancak günümüz için soğutma işlemlerinde kritik sıcaklığı 77 Kelvin olan azot gibi soğutucular kullanılmak zorunda. 

Popüler süper iletken maddeler için kurşun,niyobyum ve nitrat örnek verilebilir.

Klasik fizikle açıklanamayan kuantum fiziğiyle modern fizikde kendine yer bulan bu olay günümüz dünyasında hala popüler ve kendisini geliştirecek araştırmacılar beklemekte.

Bu linkler üzerinden süperiletkenliğin uygulama alanlarına görsel olarak tanık olabilirsiniz.

https://youtu.be/e3UbuuLuMto

https://youtu.be/GHK4b_HPrvU

Fotoğraf article.wn ‘ye aittir.

Bu İçeriğe Tepki Ver (en fazla 3 tepki)

Disqus Yorumları