Grafen: Bu Kez 3 Tabakalı Halinde Süperiletkenlik Gözlendi

 Grafen: Bu Kez 3 Tabakalı Halinde Süperiletkenlik Gözlendi

Üç Tabakalı Grafen. Fotoğraf: Polina Shmatko & Margarita Davydova

Periyodik tablonun en sıra dışı elementlerinden biri olan grafen, elmas ve grafit gibi karbonun allotroplarından biridir. Karbon atomlarının, altıgen bal peteği şeklinde dizildiği ve tek atom kalınlığında oluşturduğu yapıdır. Dünyanın en ince malzemelerinden biridir ve bakırdan bile daha iyi bir iletkendir. Süper hızlı bilgisayarlar ve transistör araştırmaları, kuantum hesaplama kullanım alanlarından bazılarıdır.

 

Fotoğraf: Vikipedi- Grafen yapısı

Grafen çelikten 200 kat daha güçlü, son derece esnek ve kağıttan daha hafif bir maddedir. Bunların yanında grafen, elektrik iletimini çok küçük bir alanda bile sağlayabildiğinden bilim insanlarının ilgisini çok çekmiş olup, bu alanda binlerce araştırma yapılmıştır. Yapılan bir çalışmada bilim insanları, iki grafen yaprağını birbiri üzerine “sihirli açı” ile bir araya getirerek süper ayrımı oluşturmuştu. Ve bu çalışmayla birlikte grafen normal bir iletken olmaktan çıkıp “süperiletken” olmuştu.

SÜPERİLETKENLİK: Elektriği hemen hemen hiç direnç göstermeden ileten yani elektrik direnci sıfır veya sıfıra çok yakın olan maddelere süperiletken denir. Bu maddelerde elektrik akımı enerji kaybı olmaksızın taşınır ve teorik olarak akım sınırsız iletilir. H.K Onnes, Hg, Pb gibi metallerin mutlak sıfıra kadar soğutulduklarında, veya mutlak sıfıra yaklaştıklarında süperiletkenlik gösterdiğini bulmuştur. Fakat mutlak sıfıra yaklaşmak (0K = –273,15 °C) epey zor olduğundan, bilim insanları süperiletkenliğin keşfinden bu yana daha yüksek sıcaklık süperiletkenleri bulmakta çok iyi yollar katetmiştir.

1 Şubat 2021’de Nature dergisinde yayınlanan bir makale ile, Jarillo-Herrero ve grubu, bu kez üç grafen tabakadan oluşan bir sandviçte -tek bir grafen tabakasını üç bölüme ayırarak, her bölümü öngörülen kesin açılarda üst üste istifleyerek- süperiletkenliği gözlemlediklerini bildirdi. Ekip, yapının her iki ucuna elektrot bağlayarak, kaybolan enerji miktarını ölçerken bir elektrik akımı geçirmiş ve hiçbir enerjinin kaybolduğunu görmemiş. Yani evet, bu yapı gerçekten bir süperiletkendi!

Aynı ekibin tasarladığı 2 katmanlı önceki modeline göre yeni 3 katmanlı grafen, çok daha sağlam bir süperiletken özelliği gösteriyor. Düşük elektron yoğunluğuna sahipken bile kritik sıcaklığı, nispeten daha düşük. 3 tabakalı bu grafenin, harici uygulanan, elektrik alanı duyarlılığı sayesinde, elektrik alanın gücü ayarlanarak süperiletkenliği de ayarlanabiliyor.

Araştırma ekibi; “Üç tabakalı grafen, yalnızca şimdiye kadar bulunan en güçlü süperiletken değil, aynı zamanda en ayarlanabilir olanı. Bu ayarlanabilirlikte, faz uzayının her yerinde süperiletkenliği keşfedebiliriz” diyor.

Yapının süperiletkenliğinin nedeni özel simetrisi mi, tam olarak bilinmiyor. Fakat 2 katmanlı grafenin süperiletkenliğini de göz önünde bulundurursak, yeni bir süperiletken ailesi keşfedilmiş olabilir.

 

Kaynaklar:

Berna Gunduz

İlginizi Çekebilir

Cevap yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir