MIT araştırmacıları “sihirli açı” için yeni bir yol keşfettik süperiletkenlikoda sıcaklığını geliştirme arayışını ilerletmek süper iletkenler bu, teknolojiyi daha yaygın kullanıma sokacaktır.
Süperiletkenler Enerjinin bir sistem üzerinden kayıpsız bir şekilde aktarılmasına izin verir, ancak hacimli, pahalı soğutma sistemleri tarafından yapay olarak üretilen ultra düşük sıcaklıklara ihtiyaç duyulması gibi önemli bir dezavantaja sahiptir.
Teknoloji şu anda MRI makineleri ve parçacık hızlandırıcılar gibi özel uygulamalarla sınırlı olsa da, araştırmacılar süper iletkenlerin oda sıcaklığında çalışmasını sağlamanın ve böylece kullanımlarını genişletmenin bir yolunu arıyorlar.
Alışılmadık Bir Süper İletken
Yakın zamanda yayınlanan bir makalede sunulduğu gibi BilimAlışılmadık süperiletkenleri araştıran MIT araştırmacıları, “sihirli açılı” bükülmüş üç katmanlı araştırmaları yoluyla yeni bir türün kanıtını keşfettiler grafen (MATTG). Grafen, yalnızca tek bir karbon atomu katmanından oluşan, bir grafit bloğundan ultra ince bir katmanın çıkarılmasıyla hazırlanmış iki boyutlu bir malzemedir. Malzeme, üç grafen tabakasının belirli bir açıda istiflenmesinden kaynaklanan egzotik özellikler sergiliyor.
Önceki araştırmalar ilk olarak grafen katmanlarının belirli açılarda istiflenmesinin egzotik elektronik davranışlar üreteceğini teorileştirdi. 2018 yılına gelindiğinde, yeni makalenin kıdemli yazarı, MIT’de Cecil ve Ida Green Fizik Profesörü Pablo Jarillo-Herrero ve meslektaşları, yeni “twistronics” alanının ortaya çıkmasına yardımcı olan ilk sihirli açılı grafen deneyleri üzerinde çalışıyorlardı. Çalışmaları ilerledikçe araştırmacılar farklı malzemeler ve katman sayılarıyla denemeler yaparak süperiletkenliğin bazı alışılmamış işaretlerini ortaya çıkardılar.
Herhangi bir süper iletkenden geçerken, elektronlar itmek ve saçılmak yerine, sistem içinde sürtünmesiz olarak hareket eden “Cooper çiftleri” olarak bilinen bir şekilde bir araya gelirler. Ancak MATTG tarafından üretilen çiftler benzersiz kaldı.
“Geleneksel süperiletkenlerde bu çiftlerdeki elektronlar birbirinden çok uzakta ve zayıf bir şekilde bağlı.” söz konusu ortak yazar Jeong Min Park. “Fakat sihirli açılı grafende, bu çiftlerin neredeyse bir molekül gibi çok sıkı bir şekilde bağlı olduğuna dair imzaları zaten görebiliyorduk.”
Park, “Bu malzemede çok farklı bir şeyler olduğuna dair ipuçları vardı” dedi.
Boşluğa Dikkat Etmek
Park, “Bir malzeme süperiletken hale geldiğinde, elektronlar tek tek değil çiftler halinde hareket eder ve onların nasıl bağlandığını yansıtan bir enerji ‘boşluğu’ oluşur” diye açıkladı. “Bu boşluğun şekli ve simetrisi bize süperiletkenliğin altında yatan doğayı anlatıyor.”
MIT araştırmacıları keşiflerini yaparken süperiletken boşluğu gerçek zamanlı olarak gözlemlemelerine olanak tanıyan deneysel bir platform kullandılar. Bu platform, tipik olarak gözlemlenmesi zor olan boşluğu çözmek için ölçümleri kuantum ölçeğine kadar benzersiz bir şekilde birleştirdi.
Çalışma, bir elektronun bir malzeme içerisinde ne kadar kolay tünel açabildiğini ölçerek kuantum ölçeğinde çalışan, tünelleme spektroskopisi olarak bilinen bir teknikle başladı. MIT araştırmacıları bu tekniği elektriksel iletim ölçümüyle birleştirdi. Bu tünel açma ve taşıma kombinasyonu, süperiletken boşluğun kesin bir ölçümünü üretti; araştırmacılar daha sonra bu boşluğun farklı sıcaklık ve manyetik alan koşulları altında değiştiğini gözlemlediler.
Sonuçları İncelemek
MIT Fizik Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan çalışmanın eşbaşkan yazarı Shuwen Sun, “Malzemelerde süperiletkenliğe yol açabilecek birçok farklı mekanizma var” diyor. “Süper iletkenlik boşluğu bize, oda sıcaklığında süper iletkenler gibi insan toplumuna eninde sonunda fayda sağlayacak şeylere ne tür bir mekanizmanın yol açabileceğine dair bir ipucu veriyor.”
MATTG’nin süperiletken boşluğu, malzemenin gerçekte ne kadar sıra dışı olduğunu ortaya çıkardı. MATTG malzemesinin garip süperiletkenliği, tipik olarak düz bir profil sergileyen geleneksel süperiletkenler için oldukça sıra dışı olan V şeklinde bir profil gösterdi. Buna neden olan mekanizma henüz bilinmiyor ve daha fazla araştırma yapılması gerekecek.
Park, “Bu sihirli açılı grafen sisteminde, eşleşmenin muhtemelen kafes titreşimlerinden ziyade güçlü elektronik etkileşimlerden kaynaklandığını açıklayan teoriler var” dedi. “Bu, elektronların kendilerinin birbirlerinin eşleşmesine yardım ederek özel simetriye sahip bir süper iletken durum oluşturduğu anlamına geliyor.”
Süperiletken Avına Devam Ediyoruz
Bu çalışmadaki başarısının ardından ekip, ölçüm platformuyla MATG ve diğer 2 boyutlu malzemeleri keşfetmeye devam etmeyi hedefliyor.
Park, “Bu, süperiletkenliğin temel elektronik yapılarını ve diğer kuantum fazlarını, aynı örnekte meydana geldikçe tanımlamamıza ve incelememize olanak tanıyor” diyor. “Bu doğrudan görüş, elektronların diğer durumlarla nasıl eşleşip rekabet ettiğini ortaya çıkarabilir ve bir gün daha verimli teknolojilere veya kuantum bilgisayarlara güç verebilecek yeni süper iletkenler ve kuantum malzemeleri tasarlamanın ve kontrol etmenin yolunu açabilir.”
Jarillo-Herrero yaptığı açıklamada, “Alışılmadık bir süperiletkeni çok iyi anlamak, geri kalanını anlamamızı tetikleyebilir” dedi. “Bu anlayış, örneğin oda sıcaklığında çalışan süperiletkenlerin tasarımına rehberlik edebilir, örneğin bu, tüm alanın Kutsal Kasesi’dir.”
Kağıt, “Moiré Grafende Düğüm Süperiletken Boşluğuna İlişkin Deneysel Kanıt“diye ortaya çıktı Bilim 6 Kasım 2025’te.
Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle iletişim kurulabilir [email protected]ve onu Twitter’da takip edin @mdntwvlf.
Source link
