İçeriğe atla

Kovalent süperiletken

Kovalent süperiletkenler atomların kovalent bağlarla bağlandığı süperiletkenlerdir. Bu özellikte üretilen ilk materyal yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta üretilen sentetik elmastır. Bu üretim pratikte çok öneme sahip değildi. Fakat elmas ve silikon gibi maddeleri de içeren kovalent yarı iletkenlerde daha önce süperiletkenlik görülmediği için bilim adamları bu duruma şaşırmışlardır.

Elmas

Elmasta süperiletkenlik boronla ağır p-tip doping yoluyla atomların etkileşmesi ve saf olmayan bir bant oluşturmasıyla mümkün oldu. Tip II süperiletkenlik kritik sıcaklık Tc= 4K ve kritik manyetik alan Hc= 4T da mümkün olmuştur. Sonradan homoepitaxial CVD filmlerinde Tc ~ 11K de başarılmıştır. Elmasın süperiletkenliğinin kaynağı hakkında şu an üç alternatif teori vardır: Fonon aracılı eşleşme üzerine kurulu, saf olmayan bant teorisi ile korelasyonu olan konvensiyonel BCS Teorisi ve deliklerin dönme eşleşmesinin Fermi düzeyinde lokalizasyonu. Halbuki diğer modelleri destekleyecek deneysel bir kanıt yoktur.

Silikon

Elmasın yapısal özelliklerine sahip Silisyum ve Germenyum (Si ve Ge) uygun koşullar altında aynı süperiletkenliği gösterebilir. Aslında süperiletkenlik silisyuma aşırı boron katlısı (Si:B) ve SİC:B ile keşfedilmiştir. Elmasa benzer şekilde Si:B de tip-II süperiletkendir fakat daha düşük kritik sıcaklık Tc = 0.4 K ve daha düşük kritik basınca Hc = 0.4 sahiptir.Si:B de süperiletkenlik ağır doping (%8 ) ile mümkün olmuştur.

Silikon Karbit

SİC de süperiletkenlik ağır boron ve aluminyum dopingi ile olmuştur. Hem kübik (3S-SİC) hem hekzagonal (6H-SİC) fazları aynı kritik sıcaklıkta (1.5 K ) süperiletkendir. Aluminyum ve boron dopingleri arasındaki dikkate değer fark manyetik alanlarıdır. Si:B de SİC:Al gibi tip II süperiletkendir. Buna karşın SİC:B tip I süperiletkendir. Bu farklılığı açıklama girişiminde SİC de süperiletkenlik için silisyum bölgelerinin karbon bölgelerinden daha önemli olduğu açıklandı. Halbuki SİC de karbon yerine boron, silisyum yerine aluminyum vardır.

Karbon Nanotüpler

Karbon nanotüplerde süperiletkenliğe dair birçok rapor olmasına rağmen diğer birçok deneyde süperiletkenliğe dair bir kanıt bulamamıştır. Bunların sonuçlarının tartışmaları sürmektedir. Fakat, nanotüpler ve elmas arasındaki önemli fark: nantüplerin kovalent bağlı karbonlar içermesine rağmen elmastan ziyade grafit yapısına daha yakın oldukları ve doping olmaksızın metalik olduklarıdır. Ayrıca doping olmaksızın elmas bir yalıtkandır.

Arakatkılı Grafit

CaC6 yapısı

Belirli geçiş ısılarında grafit yüzeylerine metal atomları takılarak birçok süperiletken üretildi.

Material CaC6Li3Ca2C6YbC6SrC6KC8RbC8NaC3KC3LiC3NaC2LiC2
Tc (K) 11.5 11.15 6.5 1.65 0.14 0.025 2.3-3.8 3.0 <0.35 5.0 1.9

Tarihçe

Bilimde öncü birçok keşif hakkında kuvvetli tartışmalar vardır . Buna bir örnek 1991 de Sumio lijima nın karbon nanotüplerini keşfinden sonra birçok bilim insanı bunu onlarca yıl önce gözlemlendiğini ifade etti. Aynı tartışmalar kovalent süperiletkenler içinde vardır. Germenyum ve silikon-germenyum süperiletkenliği 1960 ların başında tahmin edilmişti. Kısa süre sonra germenyum teluritte süperiletkenlik gözlemlendi, germenyumda süperiletkenliğin ilkeleri ile deneysel olarak gösterildi. Deneysel olarak süperiletkenlik için amorflaşmanın (germenyumda) şart olduğu ve germenyumun kendi içinde süperiletken olduğu gösterildi.

Ayrıca bakınız

  • Süperiletken
  • Süperiletkenlerin listesi
  • Yüksek sıcaklık süperiletkenliği
  • Oda sıcaklığı süperiletkenliği
  • Süperiletkenlik
  • Süperiletkenlerin sınıflandırılması
  • Süperiletkenliğin teknolojik uygulamaları
  • Düşük sıcaklık teknolojisinin zaman çizelgesi
  • Tip-I süperiletken
  • Tip-II süperiletken
  • Sıradışı süperiletken
  • Silikon
  • Silikon karbit
  • Sentetik elmas

Ekler

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Silisyum</span> sembolü Si, atom numarası 14 olan element

Silisyum, yeryüzünde en çok bulunan elementlerden biridir. Atom numarası 14'tür. "Si" simgesi ile gösterilir. Oda sıcaklığında katı hâldedir. Yarı iletken özelliğe sahip oluşu ve doğada, ormanlarda, doğal yaşam alanlarında çok bulunması, transistör, diyot ve elektronik hafızalarda kullanılabilmesinin pratik ve hızlı oluşu, entegre devrelerin ve bilgisayarların silisyum teknolojisi ile inşa edilmesini sağlamıştır. "Silikon Vadisi" ismi, silisyumun bilgisayar teknolojilerindeki bu yaygın kullanımından gelmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Mineral</span> inorganik kristalleşmiş katı madde

Mineral, doğal şekilde oluşan, homojen, belirli kimyasal bileşime sahip inorganik kristalleşmiş katı bir maddedir. Buna göre minerallerin özellikleri şöyledir; doğal olarak oluşur, herhangi bir parçası bütününün özelliklerini taşır, belirli bir kimyasal formülü vardır, katı hâlde olup nadiren sıvıdır ve inorganiktir.

<span class="mw-page-title-main">Karbon</span> sembolü C ve atom numarası 6 olan kimyasal element; bilinen tüm yaşamın ortak unsuru

Karbon, doğada yaygın bulunan ametal kimyasal elementtir. Evrende bolluk bakımından altıncı sırada yer alan karbon, kızgın yıldızlarda hidrojenin termonükleer yanmasında temel rol oynar. Dünyada hem doğal halde, hem de başka elementlerle bileşik halinde bulunan karbon, ağırlık olarak Dünya'nın yerkabuğunun yaklaşık %0,2'sini oluşturur. En arı (katışıksız) biçimleri elmas ve grafittir; daha düşük arılık derecelerinde maden kömürünün, kok kömürünün ve odun kömürünün bileşeni olarak bulunur. Atmosferin yaklaşık % 0,05'ini oluşturan ve bütün doğal sularda erimiş olarak bulunan karbon dioksit, kireç taşı ve mermer gibi karbonat mineralleri, kömürün, petrolün ve doğalgazın başlıca yapıtaşları olan hidrokarbonlar, en bol bulunan bileşikleridir.

<span class="mw-page-title-main">Seramik</span> ısı etkisiyle hazırlanan inorganik, metalik olmayan katı

Seramik iyonik veya kovalent bağlara sahip metal ve metal olmayan inorganik bileşik içeren katı bir malzemedir. Yaygın kullanım örnekleri çanak-çömlek, porselen ve tuğladır.

<span class="mw-page-title-main">Yarı iletken</span> Normal şartlar altında yalıtkan iken belirli fiziksel etkilerde iletken duruma geçen madde

Yarı iletken üzerine yapılan mekanik işin etkisiyle iletken özelliği kazanabilen, normal şartlar altında yalıtkan olan maddelerdir.

Süperiletkenlik, süperiletken adı verilen maddelerin karakteristik bir kritik sıcaklığın (Tc) altında derecelere soğutulmasıyla ortaya çıkan, maddenin elektriksel direncinin sıfır olması ve manyetik değişim alanlarının ortadan kalkması şeklinde görülen bir fenomendir. 8 Nisan 1911 tarihinde Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafından keşfedilmiştir. Ferromanyetizma ve atomik spektrumlar gibi, süperiletkenlik kuantum mekaniğine girer. Karakteristik özelliklerini Meissner efektinden alır; süperiletken, süperiletkenlik durumuna geçerken bütün manyetik alan çizgilerini içeriden dışarıya atar. Meissner efektinin görülmesi de süperiletkenliğin klasik fizik tarafından mükemmel iletkenlik olarak tasvir edilmesini olanaksız hale getirir.

<span class="mw-page-title-main">Malzeme bilimi</span> yeni malzemelerin keşfi ve tasarımı ile ilgilenen disiplinlerarası alan; öncelikli olarak katıların fiziksel ve kimyasal özellikleriyle ilgilidir

Malzeme bilimi, malzemelerin yapı ve özelliklerini inceleyen, yeni malzemelerin üretilmesini veya sentezlenmesini de içine alan disiplinlerarası bir bilim dalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Germanyum</span> sembolü GE, atom numarası 32 olan kimyasal element

Germanyum; sembolü Ge, atom numarası 32 olan kimyasal elementtir. Parlak, sert-kırılgan, grimsi-beyaz ve silikona benzer bir görünümdedir. Silisyum ve kalay komşu grubuna kimyasal olarak benzeyen karbon grubundaki bir metaloiddir. Silikon gibi, germanyum da doğal olarak reaksiyona girer ve doğadaki oksijenle kompleksler oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">Bor</span> sembolü B ve atom numarası 5 olan kimyasal element

Bor simgesi B ve atom numarası 5 olan kimyasal elementtir. Kristal formunda kırılgan, koyu, parlak bir metaloid; amorf formunda kahverengi bir tozdur. Bor grubunun en hafif elementidir, kovalent bağlar oluşturan üç değerlik elektronuna sahiptir, bu da borik asit, mineral sodyum borat, bor karbür ve bor nitrür gibi ultra sert bor kristallerini açıklar.

<span class="mw-page-title-main">Magmatik kayaçlar</span> Magmanın yeryüzüne çıkarken soğumasıyla meydana gelen kayaçlardır.

Magmatik kayaçlar, magmanın yükselerek yer kabuğunun içerisine girip veya yeryüzüne ulaşıp soğuyarak katılaşması sonucu oluşan kayaç türüdür. Üç ana kaya türünden biridir, diğerleri tortul ve metamorfiktir. Magmatik kaya magma veya lavın soğutulması ve katılaşmasıyla oluşur. Magmatik kayaçlar çok çeşitli jeolojik ortamlarda meydana gelir: kalkanlar, platformlar, orojenler, havzalar, büyük magmatik bölgeler, genişletilmiş kabuk ve okyanus kabuğu. (Resim1) Magmatik kayaçlar temel olarak silikat minerallerinden oluşmuşlardır. Magmanın bileşimi temel bazı elementlerin dağılımını yansıtsa da oranları değişmekte ve bu da belli başlı magma tiplerinin oluşmasına neden olur.

<span class="mw-page-title-main">Grafen</span> karbon atomunun bal peteği örgülü yapılarından bir tanesi

Grafen, karbon atomunun bal peteği örgülü yapılarından bir tanesine verilen isimdir.

<span class="mw-page-title-main">Aleksey Abrikosov</span> Rus-Amerikalı teorik fizikçi (1928 – 2017)

Aleksey Alekseyeviç Abrikosov, Moskova doğumlu Rus Teorik fizikçidir. 2003 yılında Nobel Fizik Ödülünü kazanmıştır.

BCS Teorisi 1911'de süperiletkenliğin bulunmasından beri süperiletkenliğin ilk mikroskopik teorisidir. Bu teori superiletkenliği Cooper çiftinin bozon haline yoğunlaşmasından kaynaklanan mikroskopik etki olarak tanımlamaktadır. Bu teori ayrıca nükleer fizikte, atomik çekirdekte nukleonların etkileşimini tanımlamada kullanılır. John Bardeen, Leon Cooper ve John Robert Schrieffer (“BCS”) tarafından 1957 de hazırlandı ve 1972 de Nobel fizik ödülünü aldılar.

Moleküler nanoteknoloji (MNT) mekanosentez yoluyla atomik özellikli, kompleks yapılar yapabilen bir teknolojidir.

<span class="mw-page-title-main">Yüksek sıcaklık süperiletkenliği</span> alışılmadık derecede yüksek sıcaklıklarda süper iletkenler gibi davranan malzeme

Yüksek sıcaklık süperiletkenleri, normalin üzerinde sıcaklıklarda süperiletken olarak davranan materyallerdir. İlk yüksek sıcaklık süperiletkeni, 1986’da IBM araştırmacıları Georg Bednorz ve K. Alex Müller tarafından keşfedilmiştir ve 1987’de seramik materyalindeki yüksek iletkenlik keşfinde önemli atılımlarından dolayı Nobel Fizik Ödülü ile ödüllendirilmişlerdir. Sıradan ya da metalik süperiletkenler genellikle 30 Kelvin (-243,15 °C) altında geçiş sıcaklıklarına sahipken yüksek sıcaklık süperiletkenleri 138 K (-135,15 °C) kadar iletkenlik sıcaklıklarıyla gözlemlenir. 2008’e kadar sadece belirli bakır ve oksijen bileşiklerinin (kupratlar) yüksek sıcaklık süperiletkenlik özelliklerine sahip olduğuna inanılıyordu ve yüksek sıcaklık süperiletkenlik terimi bizmut, stronsiyum, kalsiyum, itriyum, baryum gibi bileşikler için bakır oksijen süperiletkenleri yerine kullanılıyordu; fakat şu an birçok demir bileşiğinin yüksek sıcaklıklarda süperiletkenliği biliniyor.

Süperiletkenlik bazı maddelerin elektrik direncinin belli bir sıcaklığın altında sıfır olması ve manyetik akıyı dışarı itmeleri olgusudur. Süperiletkenliğin tarihi Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes’in 1911’de cıvada süperiletkenliği keşfetmesiyle başlamıştır. O zamandan günümüze diğer birçok süperiletken madde keşfedilerek süperiletkenlik teorisi geliştirilmiştir. Bu konular yoğun madde fiziği alanında aktif çalışma alanları olmaya devam etmektedirler.

<span class="mw-page-title-main">Bor karbür</span> çok sert ve kovalent malzeme

Bor karbür (B4C), çok sert bir bor-karbon seramik ve kovalent malzemedir. Madde tank zırhı, kurşun geçirmez yelekler, motor sabotaj tozlarının içinde olduğu çok sayıda endüstriyel uygulama alanına sahiptir. Vickers sertliği 30 GPa'dan fazla olan bor karbür, kübik bor nitrür ve elmasın ardından bilinen en sert malzemelerden biridir. Seramiğin yoğunluğu 2,52 g/cm³, molar kütlesi 55,255 g/mol, kaynama noktası 3.500 °C, PubChem Bileşik Kimlik Numarası ise 123279'dur.Türk Kara Kuvvetlerine Giren Altay Tankı'nın Zırhıda Bir Karbür'dür.

<span class="mw-page-title-main">Pasif soğutma</span>

Pasif soğutma doğrudan aktif bir bileşen içermeden sadece ısı transfer metodu ile sıcak yüzeyden ısıyı sistemin dışına iletmek ile görevli bileşenlerdir. Özellikle yarı silikon olarak bilinen transistörlerden oluşan işlemci ve entegrelerin yapıları gereği ısınmaları kaçınılmazdır. Bu ısınma sonucu çıkan ısı sistemin verimini düşüren ısının sistemden atılması gerekmektedir.

Nanotop piller, karbon ve lityum demir fosfat gibi çeşitli malzemelerden oluşabilen nano boyutlu toplardan yapılmış katot veya anotlu deneysel bir pil türüdür. Nanoteknoloji kullanan piller, artırılmış yüzey alanları nedeniyle hızlı şarj ve deşarj gibi yüksek performansa izin pillerdir.

Bor nitrür, bor ve nitrojenin termal ve kimyasal olarak refrakter bir bileşiğidir. Karbon kafesine benzer şekilde yapılandırılmış bir izoelektronik olan çeşitli kristal formlarda bulunur. Grafite karşılık gelen altıgen form, BN polimorfları arasında en kararlı ve yumuşak olanıdır ve bu nedenle kozmetik ürünlerde yağlayıcı ve katkı maddesi olarak kullanılır. Elmasa benzer kübik kristal yapı c-BN olarak adlandırılır; elmastan daha yumuşak, ancak termal ve kimyasal kararlılığı üstündür. Nadir wurtzite modifikasyonu, lonsdaleite benzer, ancak kübik formdan biraz daha yumuşaktır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.