Süper İletken Maddeler

Süper İletken MaddelerRaylara değmeden havada giden trenlerin,tıbbi tanı için magnetik rezonans görüntüleme sistemlerinin (MRI) ve yüksek enerji fiziğinde parçacık hızlandırıcının süper iletken elektromıknatısların oluşturduğu yüksek magnetik alanlara gereksinimleri vardır.Süper iletkenler elektrik akımına hiç bir direnç göstermezler.Hiç bir elektrik kaybı olmaz.

Bütün metaller mutlak sıfır yakınında süper iletkendirler.Çeşitli metal ve alaşımlar nisbeten daha yüksek sıcaklıklarda (10-15 K) da süper iletkendir.Bu çok düşük sıcaklıklarda süper iletken elde etmek için,soğutucu olarak sıvı helyum (kn.4K) kullanılır.

İsviçreli iki araştırıcı 1980 lerin ortalarında lantan,stronyum,bakır ve oksijenden yapılmış maddelerin,30 K de süper iletken haline geldiklerini gördü.Bu sıcaklık daha önce bilinen sıcaklıklardan daha yüksekti.Daha ilginç olanı,bu yeni maddenin bir metal değil seramik olmasıydı.Kısa zaman içinde başka yeni süper iletken seramikler keşfedildi.

Bunlardan birini hazırlamak oldukça kolaydır.İtriyum oksit,Baryum karbonat ve Bakır(II)oksidin stokiyometrik karışımı oksijen gazı akımında ısıtıldığında yaklaşık YBa2Cu3Ox (x 7den biraz az) formülünde bir seramik elde edilir.YBCO adı verilen bu seramik, 92 K gibi oldukça yüksek sıcaklıklarda süper iletken haline gelir.92 K hala çok düşük bir sıcaklık olmasına karşın,helyumun kaynama noktasından oldukça yüksektir.Azotun kaynama noktasından (77K)da yüksek olduğundan,soğutucu olarak ucuz sıvı azot kullanılabilir.


Seramik süper iletkenler yapı bakımından genel bir özellige sahiptirler.Bakır ve oksijen atomları birbirine düzlemsel tabakalar şeklinde bağlanmıştır.YBCO süper iletkenlerinde Cu-O düzlemleri birbirinden oldukça uzaktır.Cu-O düzlemleri sandviç şeklinde,birbirine yakın iki tabaka arasında 2A grubu iyonları yerleşmiştir.

Yüksek sıcaklık süper iletkenliğinin tam olarak anlaşılmamasına karşın,uygulama çalışmaları başlamıştır.Örneğin,sıvı azot sıcaklıklarında süper iletken olan teller yapılmıştır.Seramik süper iletkenler kullanılarak duyarlı magnetik alan ölçümleri yapabilen cihazlar geliştirilmiştir.

Sonuç olarak seramik süper iletkenler elektrik kaybı olmayan,ucuz elektrik aktarım şebekeleri yapmakta kullanılır.