‘Kırmızı madde’ süper iletkeni elektroniği dönüştürebilir – eğer çalışırsa

Oda sıcaklığında, oda basıncında süperiletkenlik, yüzyılı aşkın bir süredir malzeme biliminin temel amacı olmuştur ve sonunda başarılmış olabilir. Bu yeni süper iletken malzeme dayanabilirse, dünyamızın güç alma biçiminde devrim yaratabilir – ancak sonuçlar önce ciddi bilimsel incelemeye gidiyor.

Bir malzeme süper iletken olduğunda, elektrik içinden sıfır dirençle akar, bu da ilgili enerjinin hiçbirinin ısı olarak kaybolmadığı anlamına gelir. Ancak şimdiye kadar yapılan her süper iletken olağanüstü yüksek basınçlar gerektirdi ve çoğu benzer şekilde yüksek sıcaklıklar gerektirdi.

Ranga Dias New York’taki Rochester Üniversitesi’nde ve meslektaşları hidrojen, nitrojen ve lutesyumdan sadece 21°C (69°F) sıcaklıkta ve 1 gigapaskal basınçta süper iletken hale gelen bir malzeme yaptıklarını iddia ediyorlar. Bu, Dünya yüzeyindeki atmosferik basıncın yaklaşık 10.000 katı, ancak yine de önceki herhangi bir süper iletken malzemeden çok daha düşük basınç. Dias, “Diyelim ki 1940’larda bir ata biniyordunuz ve bir Ferrari’nin yanınızdan geçtiğini gördünüz – bu, önceki deneyler ile bu arasındaki fark seviyesi,” diyor Dias.

Malzemeyi yapmak için, üç elementin bir kombinasyonunu, numuneleri iki elmas arasında olağanüstü yüksek basınçlara sıkıştıran bir makine parçası olan bir elmas örse yerleştirdiler ve sıkıştırdılar. Malzeme sıkıştırıldıkça rengi maviden kırmızıya dönerek araştırmacıların ona “kırmızı madde” adını vermelerine yol açtı.

Araştırmacılar daha sonra kırmızı maddenin elektrik direncini ve ısı kapasitesini ve uygulanan bir manyetik alanla nasıl etkileşime girdiğini inceleyen bir dizi test gerçekleştirdiler. Tüm testler malzemenin süper iletken olduğunu gösteriyor, diyorlar.

Ancak alandaki tüm araştırmacılar ikna olmuş değil. “Belki de bu çalışmada kesinlikle çığır açan ve dünyayı sarsan bir şey keşfettiler, Nobel ödülü kazandıracak bir şey, ama benim bazı çekincelerim var” diyor. James Hamlin Florida Üniversitesi’nde.

Onun ve diğer süperiletkenlik araştırmacılarının çekincelerinden bazıları, Dias ve ekibinin oda sıcaklığında süperiletkenlik iddiasında bulunan ve daha sonra bilimsel dergi tarafından geri çekilen 2020 tarihli bir makalesini çevreleyen tartışmalardan kaynaklanıyor. Doğa. O zamanlar, bazıları makalede sunulan verilerin doğru olup olmadığını sorguladı ve yayınlanan verilerin ham ölçümlerden nasıl elde edildiğine dair sorular sordu.

“Yazarlar bu sorulara anlaşılabilir yanıtlar verene kadar, buna inanmak için hiçbir neden yok. [the data] Bu makalede yayınladıkları, gerçek fiziksel örneklerin fiziksel özelliklerini de yansıtıyor” diyor. Jorge Hirsch California San Diego Üniversitesi’nde.

Şüpheciliğin kabul edilmesinin bu kadar zor olmasının bir nedeni, olası süperiletkenliğinin ardındaki mekanizmanın teorik bir anlayışını oluşturmak için kırmızı madde hakkında yeterince bilgi sahibi olmamamızdır. Dias, “Bu malzemenin tam yapısını anlamak açısından yapılması gereken çok şey var ve bu, bu malzemenin nasıl süper iletken olduğunu anlamak için çok önemli” diyor. “Daha büyük miktarlarda yapabilirsek, malzeme yapısını daha iyi anlayacağımızı umuyoruz.”

Teorisyenler bu malzemenin nasıl ve neden süper iletken hale geldiğini tam olarak anlayabilirlerse, bu hem araştırmacıları onun aslında bir süper iletken olduğuna ikna etmede uzun bir yol kat edecek hem de kırmızı maddenin endüstriyel olarak üretilme yolunu açabilir. “Bu çalışmada bulunan yapılar muhtemelen oldukça farklı [from previously confirmed superconducting materials],” diyor Eva Zurek New York’taki Buffalo Üniversitesi’nde. “Bu bileşiğin süperiletkenliğinin arkasındaki mekanizma farklı olabilir, ancak kesin olarak bilemem çünkü üzerinde çalışacak bir yapıya sahip değilim.”

Bağımsız gruplar kırmızı maddenin süperiletkenliğini doğrulayabilir ve yapısını çözebilirse, bu şimdiye kadarki en etkili bilimsel bulgulardan biri olabilir. Oda sıcaklığında, oda basıncında bir süper iletken, elektrik güç şebekesini çok daha verimli ve çevre dostu hale getirebilir, süper şarjlı manyetik kaldırma ve çok daha fazlasını yapabilir. Zurek, “Oda sıcaklığında, oda basıncında süper iletkenliği kullanabilecek, henüz hayal bile edilmemiş pek çok teknoloji olduğunu düşünüyorum” diyor.

Ancak araştırmacılar henüz süper iletken bir toplum hayal etmiyorlar. Hamlin, “Elbette çok fazla inceleme olacak,” diyor. “Bence önceki sonuçtan buradaki fark, bunun o kadar düşük basınçta olması ki diğer birçok grup buna bakabilir.” Önceki süperiletkenlik deneylerinin gerektirdiği yüksek basınçlara ulaşabilen pahalı ve karmaşık elmas örsler dünya çapında yalnızca birkaç laboratuvara sahiptir, ancak 1 gigapaskal’a ulaşabilen basınç hücreleri nispeten yaygındır.

Bu çalışmayı geri çekilmiş 2020 bildirisinden ayıran en büyük etken bu olabilir. “Önceki çalışmaları hala bağımsız bir grup tarafından yeniden üretilmedi, ancak bu son derece hızlı bir şekilde yeniden üretilmelidir” diyor. Tim Strobel Washington DC’deki Carnegie Bilim Enstitüsü’nde. “Bunu hemen yapacağız.” Her şey yolunda giderse, bu bir enerji devriminin başlangıcı olabilir.