Özelliklerini ‘doğrudan görmek’ için yeni bir teknik geliştiren Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) fizikçileri, ‘sihirli açılı’ bükülmüş üç katmanlı grafende (MATTG) bugüne kadarki en doğrudan alışılmadık süperiletkenlik kanıtını sağlayarak önemli bir atılım gerçekleştirdiklerini bildirdiler. Keşif, üç adet üst üste istiflenmiş ve bükülmüş atom inceliğindeki karbon levhalardan oluşan malzemenin benzersiz bir süperiletken türü olduğuna dair yeni bir onay sağlıyor. Bu bulgu, fizikte "Kutsal Kâse" olarak adlandırılan oda sıcaklığındaki süper iletkenlere yönelik küresel araştırmada önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.
Ortak baş yazar Jeong Min Park, bu doğrudan bakışın, elektronların diğer durumlarla nasıl eşleştiğini ve rekabet ettiğini ortaya çıkarabileceğini ve bir gün daha verimli teknolojilere veya kuantum bilgisayarlarına güç sağlayabilecek yeni süper iletkenlerin ve kuantum malzemelerinin tasarlanmasının ve kontrol edilmesinin yolunu açabileceğini ifade etti.
ALDATICI V ŞEKLİ
Geleneksel süperiletkenler son derece enerji verimli olmalarına rağmen, yalnızca çok düşük sıcaklıklarda çalışırlar ve bu da pratik kullanımlarını sınırlar. Daha yüksek ve daha pratik sıcaklıklarda çalışan bir süperiletken, sıfır enerji kayıplı güç şebekelerinden pratik kuantum bilgisayarlarına kadar teknolojide devrim yaratabilir.
Araştırma ekibinin atılımı, MATTG'nin ‘süperiletkenlik boşluğunun’ doğrudan ölçülmesinde yatıyor. Bu özellik, süperiletkenlik durumunun dayanıklılığını tanımlıyor. Bilim insanları, bu boşluğun, geleneksel süperiletkenlerde bulunan düz, düzgün boşluktan temelde farklı olan, belirgin bir V şeklinde profile sahip olduğunu keşfettiler. Bu farklılık, MATTG’de süperiletkenliğe neden olan mekanizmanın da alışılmadık olması gerektiğini doğruluyor.
YENİ DENEYSEL TEKNİK
Bu sonuca ulaşmak için araştırmacılar yeni bir deneysel platform geliştirdiler. Yeni teknik, elektron tünellemeyi elektriksel iletimle birleştiriyor. Bu kombinasyon, ekibin V şeklindeki boşluğu doğrudan malzemenin süperiletkenliğine açıkça bağlamasına olanak sağladı.
MIT Fizik Bölümü'nde lisansüstü öğrencisi ve çalışmanın eş başyazarı Shuwen Sun, süperiletkenlik boşluğunun, oda sıcaklığında süperiletkenler gibi insan toplumuna fayda sağlayacak şeylere yol açabilecek mekanizmanın ne tür olduğuna dair bir ipucu verdiğini belirtti.
ELEKTRONİK ETKİLEŞİM
Süperiletkenlik, elektronların ‘Cooper çiftleri’ oluşturacak şekilde eşleşip sürtünme veya enerji kaybı olmadan bir malzeme içinde kaymasıyla meydana gelir. Geleneksel süperiletkenlerde, bu çiftler atom kafesindeki titreşimlerle oluşur. Araştırmacılar, MATTG'deki eşleşme mekanizmasının farklı olduğundan şüpheleniyor. Park, eşleşmenin "kafes titreşimlerinden ziyade güçlü elektronik etkileşimlerden" kaynaklandığını, yani elektronların kendilerinin "birbirlerinin eşleşmesine yardımcı olduğunu" belirtti.
MATTG, çalışmanın kıdemli yazarı MIT profesörü Pablo Jarillo-Herrero'nun öncülük ettiği bir alan olan ‘twistronik’ alanında incelenen yeni bir malzeme sınıfının parçasıdır. Ekip, gelecekteki teknolojiler için yeni adaylar belirlemeyi hedefleyerek, yeni deneysel platformlarını diğer bükülmüş 2 boyutlu malzemeleri araştırmak için kullanmayı planlıyor. Jarillo-Herrero, alışılmışın dışında bir süperiletkeni çok iyi anlamanın, geri kalanını da anlamalarını tetikleyebileceğini ve bu anlayışın, örneğin oda sıcaklığında çalışan süperiletkenlerin tasarımına rehberlik edebileceğini ve bunun tüm alanın kutsal kâsesi gibi olduğunu ifade etti.
