MPI-CPfS’deki araştırmacıların liderliğindeki uluslararası bir ekip, süper iletken nikelat ince filmlerde atomik kusurları kontrollü bir şekilde ortaya çıkarmak için son derece yüksek enerjili elektronlarla ışınlamayı kullandı. Yakın zamanda yayınlanan sistematik araştırmaları Fiziksel İnceleme Mektupları Bu malzemelerde süperiletkenliğin nasıl ortaya çıktığına dair temel soruların olası cevaplarını daraltmaya yardımcı oluyor.
Süperiletkenler, manyetik alanları tamamen ortadan kaldıran ve elektrik akımını herhangi bir kayıp olmadan mükemmel bir şekilde ileten malzemelerdir; bu özellikler, onları hem malzemelerin temel fiziksel anlayışını hem de potansiyel olarak devrim niteliğindeki teknolojik yapı taşlarını araştırmak için büyüleyici oyun alanları haline getirir.
Süperiletkenlerin bazı türleri nispeten iyi anlaşılmış olup, 1950’lerden başlayarak geliştirilen teorik modellerle açıklanmaktadır. Diğer süperiletken sınıfları daha gizemli olmaya devam ediyor, ancak daha yüksek sıcaklıklarda süperiletkenlik sergileyebiliyorlar, bu da onları pratik uygulamalar için daha çekici kılıyor.
Bu “alışılmadık” süper iletkenlerin en ünlüsü, ilk kez 1986 yılında IBM Zürih’teki araştırmacılar tarafından keşfedilen bakır oksit seramikleri veya kupratlardır. Bu devrim niteliğindeki çalışmadan önce, ilk çabaları, yakından ilişkili nikel-oksit bileşiklerinde süperiletkenlik arayışını başlattı; bu, nikelat süperiletkenliği nihayet 2019’da Stanford Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından gösterilene kadar onlarca yıldır dünya çapında aktif bir çalışmanın konusu olarak kaldı.
Nikelat süperiletkenliği, yeni bileşiklerin daha yüksek geçiş sıcaklıklarına ulaşması ve kuprat muadilleriyle hem çarpıcı benzerlikleri hem de ilgi çekici farklılıkları ortaya çıkarmasıyla hızlı bir şekilde canlı bir alan olarak ortaya çıktı. Bu ilerlemeye rağmen, büyük ölçüde bu süperiletken nikelatları üretmek için gereken karmaşık ve son derece hassas sentez teknikleri nedeniyle, bazı önemli soruların çözülmesi hâlâ zordur.
Keşfin ilk günlerinden bu yana, dünya çapındaki araştırma grupları süper iletken nikel oksit (nikelat) malzemelerinin kalitesini artırmak için büyük çaba harcadılar. Artık MPI-CPfS’deki araştırmacılar, bunun tersini yapmak için Stanford Üniversitesi ve Ecole Polytechnique’deki gruplarla işbirliği yaptı. Mevcut en iyi örneklerden bazılarıyla başlayarak, megavolt enerji elektronlarına maruz kalmak, yavaş yavaş örneklerde atomik ölçekte kusurlara neden olur ve süperiletken oldukları sıcaklığı yavaş yavaş azaltır.
Farklı türden süperiletkenler, atomik kafesteki bu tür düzensizliğe az çok duyarlıdır; dolayısıyla artan kusur yoğunluklarıyla yapılan sistematik ölçümler, süperiletken mekanizmanın önerilen çeşitli modelleri arasında ayrım yapmalarına ve olasılıkları daraltmalarına olanak tanıdı.
Bu çalışma, özellikle kupratlarla ilişkili olarak nikelatlarda süperiletkenliğin nasıl ortaya çıktığına dair anlayışı derinleştiriyor. Ayrıca, daha geniş bir nikelat süperiletken yelpazesinde gelecekte yapılacak daha ayrıntılı araştırmalar için zemin hazırlıyor ve bu malzemelerin nasıl üretildiğini iyileştirmeye yönelik temel kriterleri vurguluyor.
