1986’da bakır oksit (kuprat) süper iletkenlerin keşfi, yüksek ortam basıncı ve süper iletken geçiş sıcaklığında alışılmadık elektronik davranışlar gösterdikleri için yoğun madde fiziği ve malzeme bilimi topluluklarının ilgisini çekmektedir. Bununla birlikte süper iletkenler, metaller arasındaki evrensel bağlantıların araştırılması, süper iletkenliğin oluşabilmesi için gerekli mekanizmayı çözmek için iyi bir yaklaşım olduğu düşünülüyor.
Son zamanlarda bizmut tabanlı kuprat süper iletkenler üzerine yapılan araştırmada, basıncın süper iletkenlerde, süper iletken durumundan yalıtkan duruma kuantum faz geçişini indüklediği ortaya konulmuştur. Yapılan deneyler sonucunda, bizmut tabanlı kuprat süper iletkenlerde kuantum faz geçişinin birim hücredeki doping seviyesine ve CuO2 (bakır oksit) düzlemlerinin sayısına bağlı olmadığı ve evrensel olduğu ortaya konulmuştur.
Basınç artırıldıktan sonra süperiletken sistemin yalıtkan benzeri bir duruma geçmesi araştırmacılar için şaşırtıcı bir durumdur. Çünkü temel durumdaki aşırı katkılı süper iletken olmayan kupratın, metalik bir durumda olduğu iyi bilinmektedir ve konuya hakim olmayan bir kişi, basınç uygulayarak bant genişliğinin artmasını bekler.
Şekil 2. Bi2Sr2CaCu2O8+δ süperiletkenler için basınç-Tc faz diyagramları1.Sağ taraftaki grafikler sıcaklık ve basınca bağlı olarak R’nin renk skalasına göre renklendirilmiş, yetersiz katkılı (UD), optimal katkılı (OP), aşırı katkılı (OD) numunelerden elde edilen sonuçlar tarafından oluşturulmuş faz diyagramlarıdır. Sol taraftaki grafik ise sağdaki grafikler kullanılarak oluşturulan normalleştirilmiş bir faz diyagramıdır.
Sonuç olarak sistem, yalıtkanlık özelliği yerine metalik özelliği kazanmalıdır. Evrensel kuantum geçişinin bu keşfi, bu malzemelerdeki süperiletkenlik mekanizmasını daha iyi anlamak için yeni kapılar açmaktadır. “Basınçlı bir kuprat süperiletkende süperiletkenlikten yalıtkan benzeri durumlara kuantum faz geçişi” başlıklı bu çalışma Nature Physics’te yayınlanmıştır2.
Kaynaklar