Süper İletken Malzeme

Süper İletken Malzeme

Genellikle formüllerde kayıplar yok sayılacak sözünü her zaman duyarız.Gerçekten enerji kayıpları yok edilebilse ne güzel olurdu değil mi? Bu sayede enerji kaybı yaşanmadan ciddi şekilde tasarruf sağlanabilirdi. Örneğin elektirik iletiminde dirençden dolayı ısınmalar ve beraberinde elektirik enerjisinin bir kısmı çevreye ısı olarak kaybı söz konusudur. Fakat bu durumu son yılda yok denilebilecek kadar az seviyelere getirmeyi başardılar..

Peki Nasıl?

Bir maddenin enerji iletkenliğninde direncinin sıfır olması durumuna süper iletken ve bu özelliğe sahip maddeyede süper iletken malzeme denilir. Bu teori ilk olarak 1911 yılında hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes yaptığı çalışmalar sonucu Helyum elementini sıvı hale dönüştürmeye başarması sonucu tartışılmaya başlanmıştır. Sonrasında uygun şartları sağlayarak soğuttuğu Helyum elementinin direncini sıfır olarak gözlemleyerek Helyumun Süper iletken özellik gösterdiğini bulmuştur

Heike Kamerlingh Onnes( 21 Şubat 1926)

Yapılan araştırmalarda süper iletkenlik gösteren başka element ve bileşikler bulmuştur. Fakat bu maddeler süper iletkenlik özelliklerini çok düşük sıcaklıklarda kazanmaktadır ve madde ısınmaya başladığında belli bir kritik sıcaklığa ulaşınca direnci olan normal bir metale dönüşmektedir.Bu yüzden bulunan bütün süper iletken malzemelerin kritik sıcaklıkları 0°C nin altında ve çok düşük olduğundan henüz çevremizde görmemiz mümkün olmasa da Dünya üzerinde bazı alanlarda kullanımı mevcuttur.

Süper İletken Mekanızması Nasıl Çalışır?

Bahsettiğimiz gibi düşük sıcaklıklarda direncin sıfır veya sıfıra yakın olmasına süper iletken özellik deriz. Fakat malzemenin iç yapısında neler oluyor bunları anlamaya çalışalım..

Bu olayın nasıl gerçekleştiğini anlamak için Cooper çifteri, BCS teorisi ve Meissener etkisi hakkında bilgi sahibi olmamız gerekir.

Cooper Çiftleri

Elektronlar çok düşük sıcaklık değerlerinde iletken malzemenin içerisinde atomlar ile çarpışmadan hareket edebilme yeteneği kazanır. Bu yüzden serbest yol artar  ve çarpışmanın etkisi ortadan kalkarak ortaya çıkan ısı enerjisi oluşmaz. Yani Cooper çiftleri oluşturarak ısı enerjisini yok etmek mümkün olur. Bu olayın oluşması için ısı değişik metal ve seramikleri için farklıdır ve mutlak sıfır ile -196°C arasında değişir. Şu anda ancak sıvı azot gibi yardımcı soğutucular sayesinde süper iletkenlik sağlanabilmektedir.

Süper iletkenlik kullanılarak daha hızlı ve küçük bilgisayarlar yapılabilir.Isı yaymadığı için devreler daha yakın paketlenebilir.

Meissner Etkisi

Süper İletken bir malzemenin mıknatısları geri itmesidir. Bu olaya diamanyetik denir. Normal iletkenlerden farklı olarak mıknatısın etkisiyle süper iletkende oluşan akım içe nüfus edeceğine manyetik alanın yansıması gibi davranır ve mıknatısı iter.

Meissner Etkisi mıknatısı askıda tutabilir. Aşağıda hazırlanan video da süper iletken malzeme sıvı azot ile soğutularak sıcaklığı  mutlak sıfır noktasına yaklaştırılır ve mıknatısı havada askıda tutabilme özelliği kazanır bu özellik malzemenin kritik sıcaklığa ulaşıncaya kadar devam eder.