Süperiletkenlikte rekor kıran malzeme

Houston Üniversitesi'nden bilim insanları, normal (oda/atmosfer) basınç koşulları altında şimdiye kadar ulaşılan en yüksek sıcaklıkta sıfır dirençle elektriği iletebilen bir malzeme geliştirerek bir rekor kırdı. 
 
Süperiletkenler, elektriği sıfır dirençle ileten özel maddeler. Normal kablolardan elektrik geçerken ısınma nedeniyle enerji kaybı yaşanıyor. Ancak süperiletkenlerde enerji ısı olarak kaybolmuyor. Bu özellikleri sayesinde elektrik şebekelerinin verimliliği büyük ölçüde artıyor. Bugüne kadar keşfedilen süperiletkenlerin neredeyse tamamı sadece aşırı soğuk ortamlarda, örneğin sıvı helyum veya azotla soğutulduğunda çalışıyor. Bu da çok pahalı ve devasa soğutma sistemleri gerektirdiği için teknolojinin günlük hayatta yaygınlaşmasını engelliyor.
 
Bilim insanları onlarca yıldır daha yüksek sıcaklıklarda çalışan süperiletkenler bulmak için yarışıyor. 1987'de Houston Üniversitesi'nden Prof. Ching-Wu Chu ve ekibi, YBCO adlı malzemenin eksi 180 derece sıcaklıkta süperiletken olduğunu keşfederek küresel bir yarış başlattı. 1993'te bilim insanları cıva bazlı bir seramik malzeme (Hg1223) ile eksi 140 derece sıcaklığa ulaştı. Bu rekor yıllardır kırılamadı. Ancak bu yıl Houston Üniversitesi ekibi, çıtayı 18 derece daha yukarı taşımayı başardı. Üstelik eksi 122 derecelik rekor, laboratuvarda yapay olarak değil normal atmosfer basıncında kırıldı.
 
Bu büyük başarının arkasında "basınçla şoklama" (pressure quenching) adı verilen bir yöntem yatıyor. Bu yöntem elmas üretiminde kullanılsa da süperiletkenlik araştırmaları için oldukça yeni. Yönteme göre araştırmacılar malzemeyi önce aşırı yüksek bir basınca maruz bıraktı. Bu basınç, malzemenin süperiletkenlik özelliğini artırdı ve çalışma sıcaklığını yükseltti. Malzeme hâlâ bu yüksek basınç altındayken, özel olarak seçilmiş bir dereceye kadar hızla soğutuldu. Ardından üzerindeki basınç aniden (şoklama ile) kaldırıldı. Bu ani serbest bırakma yöntemi, malzemenin yüksek basınç altındayken kazandığı süperiletkenlik özelliklerini adeta içine hapsetti. Böylece malzeme normal oda basıncına geri döndüğünde bile  yapısını ve kararlılığını korumayı başardı.
 
Houston Üniversitesi'nden Prof. Ching-Wu Chu konuyla ilgili şunları söyledi: "Şu anki mevcut elektrik şebekelerinde elektriği taşırken yaklaşık yüzde 8 oranında kayıp yaşıyoruz. Eğer bu enerjiyi koruyabilirsek, milyarlarca dolar tasarruf sağlarız, çevresel etkileri azaltır ve büyük bir emeği çöpe atmamış oluruz. Diğer araştırmacılar basınç altındayken oda sıcaklığında süperiletkenliğe ulaşılabileceğini zaten göstermişti. Bizim yöntemimiz ise bu özel durumu, yüksek basıncı sürdürmek zorunda kalmadan koruyabileceğimizi kanıtladı."  
 
Bilim dünyasında normal basınç altında oda sıcaklığında (20 derece) çalışabilen bir süperiletken bulmak, ulaşılması imkansız görülen en büyük hedef olarak kabul ediliyor. Yeni rekorla bile oda sıcaklığında çalışan bir süperiletken elde etmek için bilimin daha çok mesafe kaydetmesi gerekiyor. Uzmanlar,  142 derecelik farkın da zamanla kapatılabileceğine inanıyor. Bu şekilde daha gelişmiş enerji depolama sistemleri, daha hızlı bilgisayarlar, MR (Emar) cihazları, nükleer füzyon reaktörleri ve kuantum teknolojileri üretileceği öngörülüyor.