Germe, süper iletken yapar

Germe, süper iletken yapar
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


Kredi: CC0 Public Domain

İnsanlar “yeni malzemeler” hayal ettiklerinde, genellikle kimyayı düşünürler. Ancak UConn fizikçisi Ilya Sochnikov’un başka bir önerisi var: mekanik.

Sochnikov süperiletkenlerle çalışıyor. Süperiletkenler, elektriğin enerji kaybetmeden akmasına izin veren malzemelerdir. Normal bir iletkende – diyelim ki bir güç hattı – elektrik akımı, sürtünme ve kayıpla kademeli olarak azaltılır. Bu şekilde ürettiğimiz elektriğin% 90’ını kaybediyoruz. Ancak bir elektrik akımı, bir süperiletken devreden sonsuza kadar değişmeden akabilir. Pratik süper iletkenler, güç şebekelerini ve yeni bilgisayarlar dahil birçok cihazı çok daha enerji verimli hale getirir.

Kimyagerler ve metalurjistler, oda sıcaklığına yakın sıcaklıklarda çalışan süper iletkenler elde etmeye çalışarak yıllarca farklı element kombinasyonlarını denediler (çoğu süperiletken yalnızca süper soğukken çalışır.) Fikir, elementlerin mükemmel kombinasyonunu bulmaktır. bu, doğru enerjilerde, tam olarak doğru elektron yoğunluğuna sahip olacaktır. Bu olduğunda, elektronlar eşleşir ve sıvı nitrojenin sıcaklığı olan 77 derece Kelvin’in üzerindeki sıcaklıklarda bile malzemede senkronize bir şekilde hareket eder. Bu, yüksek sıcaklıkta bir süper iletken olarak kabul edilir, çünkü sıvı nitrojenin üretilmesi ucuzdur ve soğutucu olarak kullanılabilir. Ancak yeni ve daha iyi yüksek sıcaklık süperiletkenleri yapmak için doğru kimyayı bulmak çok zordu.

Sochnikov ve öğrencileri bunu farklı şekilde düşünüyor. Ya sıkma veya gerdirme gibi mekanik değişiklikler bir malzemeyi süper iletken yaparsa? Kimyayı değiştirmek, nihayetinde bir malzemedeki atomların ve elektronların düzenini değiştirmekle ilgilidir. Mekanik gerilimler aynı şeyi farklı bir şekilde yapabilir.

(yerleştir) https://www.youtube.com/watch?v=3mU6T2uPJzQ (/ embed)
Kredi: Connecticut Üniversitesi

Sochnikov, Fizik Bölümü öğrencileri Chloe Herrera, Jonah Cerbin, Donny Davino ve Jacob Franklin ile birlikte ne olacağını görmek için küçük bir süperiletken parçasını gerecek bir makine tasarladı. Yüksek teknolojili elektronik uygulamalarında kullanılan, büyük ve neredeyse mükemmel kristaller olarak iyi bilinen bir malzeme olan stronsiyum titanatı seçtiler ve 0,5 derece Kelvin civarında bir süper iletken haline geldi. Bu gülünç derecede soğuk, sıvı helyumdan bile daha soğuk. Ancak stronsiyum titanat, hava bu kadar soğuk olduğunda çok garip bir şekilde davranır. Atomları polarize olur; bu, hepsinin eş zamanlı salınım yaptığı anlamına gelir. Hep birlikte nazikçe yukarı aşağı zıpladıklarını hayal edebilirsiniz. Bu salınımların elektronları birbirine bağlama eğilimi vardır ve çift olarak hareket etmelerine yardımcı olur – muhtemelen onu süperiletken yapan şey budur.

Sochnikov ve gruptaki öğrenciler, gerilen stronsiyum titanatın atomlarının salınım şeklini değiştireceğini biliyorlardı. Bu da elektronların hareket etme şeklini değiştirebilir. Kristali geren makine, ısıyı kristalden uzaklaştırmak için bakırdan yapılmıştır. Çalışmaların geri kalanının çoğu, dışarıdan gelen ısıyı yansıtmak için altınla kaplanmıştır. Malzemeyi soğutmak için üç silindir kullanır; önce sıvı nitrojen (70K), sonra sıvı helyum (4K), sonra kaynayan helyum-3 ve helyum-4 karışımına (garip kuantum etkileri nedeniyle, normal sıvı helyumdan bile daha soğuktur – sadece birkaç binde biri Kelvin! Mutlak sıfıra gerçekten yakın!)

Tüm kurulum, zemindeki herhangi bir titreşimin deneyi bozmasını önlemek için amortisörler üzerinde yüzen çelik bir çerçeveye asılır.

Sochnikov, Herrera, Cerbin, Davino ve Franklin deneyi yaptıklarında ve sonuçlara baktıklarında, gerilmiş stronsiyum titanatın normalden% 40 daha yüksek sıcaklıklarda süper iletken hale geldiğini buldular. Yüzde olarak çok büyük bir artış. Bunun, malzemenin gerilmesinin atomların salınımını kolaylaştırması ve elektronları daha sıkı bir şekilde birbirine yapıştırması nedeniyle olduğuna inanıyorlar. Şimdi, farkı neyin yarattığını hesaplamaya çalışıyorlar ve yakın gelecekte başka malzemelerde test etmeyi planlıyorlar.

Sochnikov, “Genellikle malzemeleri kimyasal olarak kontrol ediyoruz. Burada bunu mekanik olarak yapıyoruz. Bu bize süper iletkenleri günlük yaşama yaklaştırmak ve yeni işlevler keşfetmek için başka bir araç sağlıyor” diyor.


Fizikçiler, dünyanın enerji sisteminde devrim yaratabilecek oda sıcaklığında süper iletkenler arıyor


Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »