Cornell Üniversitesi laboratuvarında fizikçiler, demir selenit FeSe'deki süperiletkenliğin elektron sayısına değil, malzemenin kristal kafesinin ne kadar kusursuz olduğuna bağlı olduğunu beklenmedik bir şekilde keşfettiler. Bu bulgu, yüksek sıcaklık süperiletkenleri hakkındaki alışılmış anlayışı değiştiriyor ve onları yönetmeye giden yeni bir yol açıyor.
Genellikle bu tür malzemelerde bilim insanları, malzemenin nispeten yüksek sıcaklıklarda direncini kaybettiği süperiletkenlik "kubbesine" ulaşmak için elektron sayısını değiştirirler — buna katkılama denir. Ancak FeSe'de her şey farklı çıktı. Kyle Shen liderliğindeki araştırmacılar, bu kubbenin eğrisinin yük taşıyıcılarının konsantrasyonuyla değil, elektronların kafes kusurları üzerindeki saçılmasıyla yakından ilişkili olduğunu gösterdiler.
Şehir sokaklarını düşünün: yollar düzgün ve çukursuzsa, arabalar hızlı ve engelsiz gider. Çukurlar ve engeller ortaya çıktığında, araba sayısı artmasa bile hareket yavaşlar. FeSe kristalinde de durum böyledir: elektronlar kafesin kusurlarına "takılır" ve malzemenin ne zaman süperiletken olacağını tam da bu belirler.
PNAS'ta yayımlanan çalışmanın ilk yazarı olan doktora sonrası araştırmacı Paul Malinowski şöyle açıklıyor: "Bu malzemedeki kubbenin, alıştığımız şeyle hiç de yönetilmediğini ortaya koyduk. Kaç elektron eklediğinizle değil, onların yolda hangi engellerle karşılaştığıyla — kristal kafesin ne kadar kusursuz ya da kusurlu olduğuyla."
Deneyciler, FeSe'yi kontrol etmek için yeni bir yöntem kullandılar ve farklı düzensizlik düzeylerinde direncin nasıl değiştiğini ölçtüler. Asgari düzensizliğin maksimum süperiletkenlik sıcaklığına ulaşmayı sağladığı, buna karşılık elektron sayısını basitçe değiştirmenin çok daha küçük bir etki verdiği ortaya çıktı. Bu, FeSe'yi diğer demir içeren süperiletkenlerin çoğundan ayırıyor.
Keşif yalnızca temel fizik için önemli değil. Yapısal düzensizliğin rolünü anlamak, güçlü mıknatıslardan kuantum cihazlarına kadar gelecekteki teknolojiler için daha kararlı ve yönetilebilir malzemeler yaratmaya yardımcı olabilir. Kafes ne kadar temizse, yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin pratik kullanımına o kadar yakınız.
