Süper iletkenlerde 40 yıllık ezber bozuldu: X-ışını taraması ile sır açığa çıktı

Bakır bazlı süper iletken küpratlarda homojen kabul edilen kristal yapının, küçük atomik farklılıklar içeren bölgelerden oluştuğu ortaya çıktı. Warwick Üniversitesi Kimya Bölümü ile Fransa’daki Avrupa Senkrotron Radyasyon Tesisi’nin (ESRF) ortak çalışmasında, bu bölgeleri ayıran sınırların beklenenden yüzlerce kat geniş olduğu saptandı. Bulgular, alışılmadık derecede yüksek sıcaklıklarda elektriği dirençsiz ileten bu malzemelerin performansını anlamak için iç yapılarının daha ayrıntılı değerlendirilmesi gerektiğini gösterdi.

KRİSTALİN ÜÇ BOYUTU 

Physical Review Letters dergisinde yayımlanan araştırmada, tıbbi bilgisayarlı tomografiye benzer biçimde çalışan tarayıcılı üç boyutlu X-ışını kırınımı tekniği kullanıldı. ESRF’deki 150 milyon avroluk altyapı iyileştirmesinin mümkün kıldığı yöntemle kristalin derinlikleri görüntülendi ve yapısal farklılıkların malzeme boyunca nasıl dağıldığı haritalandırıldı.

Ekip, tekniğin yalnızca süper iletkenlerde değil, farklı malzemelerin iç yapılarıyla davranışları arasındaki ilişkiyi incelemede de daha önce erişilemeyen ayrıntılar sağlayabileceğini belirtti.

GENİŞ SINIR BÖLGELERİ 

Araştırmayı yöneten Warwick Üniversitesi’nden Prof. Mark Senn, yaklaşık kırk yıldır bu malzemelerin baştan sona aynı yapıda olduğunun varsayıldığını ve teorilerin büyük bölümünün bu kabul üzerine kurulduğunu söyledi.

Yeni görüntüler ise atomların birbirinden çok az farklı iki dizilim oluşturduğu yamalı bir yapı gösterdi. Bölgeler arasındaki sınırların basit ayırıcı çizgiler olmadığı, kendilerine özgü geniş yapılar gibi davrandığı belirlendi. Senn, bu sınırların süper iletkenliğe karşı çalışabileceğini ve bazı malzemelerin neden diğerlerinden daha iyi performans verdiğini açıklayabileceğini ifade etti.

MODELLERE YENİ VERİ 

Ekip, benzer yapısal karmaşıklığın küprat ailesinin genelinde ve aşırı basınç altında süper iletkenlik potansiyeli taşıyan başka malzemelerde de bulunabileceğini değerlendiriyor. Senn, mevcut makro ölçekli ölçümlerin yeniden yorumlanması ve yeni teorik modellerde bu karmaşıklığın hesaba katılması gerektiğini belirtti.

Bulgular; elektrik şebekeleri, tıbbi tarama cihazları, kuantum bilgisayarları ve güçlü mıknatıslarda kullanım potansiyeli bulunan süper iletkenlerin yapısal sınırlarını anlamaya katkı sağlayabilir.