Aynı Anda Hem İletken Hem Yalıtkan Olan Malzeme
Anasayfa / Bilimsel Gelişme / Aynı Anda Hem İletken Hem De Yalıtkan Olabilen Madde Bulundu
Oğuz Sezgin 07 Temmuz 2015	Bilimsel Gelişme, Elektronik, Fizik, Kimya, Makaleler Yorum yap 4,161 Kez okundu
Bilim insanları aynı anda hem iletken, hem de yalıtkan maddeler gibi davranabilen bir bileşik buldular. Bu sayede materyallerin nasıl davrandığını anlamaya ilişkin seviyemizi yeniden sorgulayarak, yeni nesil bir yalıtkanlık haline işaret ediliyor. Yeni araştırmada materyalin özel durumlarda yalıtkan gibi davranırken, diğer ortamlarda eş zamanlı olarak iletken olarak davranıyor. Yalıtkanlarda elektronlar bir kenarda sıkışır kalır, iletken halinde ise elektronlar serbestçe akar.
Metaller gibi maddeler elektriği iletirken, lastik, cam gibi maddeler elektrik akışını bloke eder. Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar materyalde elektronların izlediği yolun izini sürerek, aynı anda ikili metal-yalıtkan özellikleri gösterecek bir materyal olmasının muhtemel olduğunu keşfettiler. Mutlak sıfıra (-273,15C) yakın sıcaklıklarda metallerin tüm özelliklerine aykırı davranış sergileniyor. Bu gizemli davranışa esasen neyin neden olduğu bilinmese de, yalıtkanlık ile iletkenlik arasında üçüncü bir faz olması olasılığını akla getiriyor.
Metal-yalıtkan özellikler Samaryum Heksaborid (SmB6) maddesinin içyapısında gözlendi. Geçenlerde keşfedilen bu materyaller hem iletken hem de yalıtkan gibi davranabiliyor. Sandviç benzeri yapısı nedeniyle yüzeyin kütleden farklı davranış sergileyebildiği gözlenmişti. Fakat yeni araştırmada SmB6’nın kütlece hem iletken hem de yalıtkan davranış sergilediğini gösterdi.
SmB6 ve faklı materyaller hakıkında bilgi edinmek için Dr. Dr Suchitra Sebastian ve ekibi materyallerde elektronların gittiği yolu izledi. Geometrik yüzeyde elektronların orbitallerinin neden olduğu Fermi yüzeyi bulunmaya çalışıldı.
Kuantum salınım ölçümlerinden temel alan teknik kullanılarak güçlü manyetik alan içinde , materyalin parmak izi niteliğindeki izi arandı. Bu sayede en saf şekilde ölçülerek elektronlardan doğan minimal kusurlar ayıklandı. Araştırma National High Magnetic Field Laboratuvarı’nda (ABD-Florida) tesisinde yapıldı.
SmB6 Kondo yalıtkanları sınıfına ait , yani iletken ve yalıtkan davranış sınırındalar. Bu materyaller ağır fermiyon materyalleri adı verilen büyük bir gruba ait. Bunlarda f ve elektronları yüksekte konumlanıyor. İşe bu iki elektron tipi arasındaki korelasyonlar nedeniyle SmB6 yalıtkan davranış sergiliyor.
“Buna ikilik(dikotomi) denir. Yüksek elektrik direnci açığa çıktığından yalıtkandır, fakat Fermi yüzeyi bize maddenin iyi bir iletken olduğunu gösteriyor,” diyor Sebastian .
Fakat buradaki gizem yine bitmiyor. Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda (-273 Celsius) SmB6’nın kuantum salınımları mevcut metallerin karakteristiklerine uymuyor. Metallerde kuantum salınımlarının büyüklüğü artar ve sıcaklık düşünce bir seviyede durur. Fakat SmB6’da tuhaf bir şekilde kuantum salınımlarının büyüklüğü sıcaklık düşse de artmaya devam ederek, metallere ilişkin bilinen prensipler ihlal ediyor.
İşte araştırmacılar bu durumun özel bir durum olduğunu, çünkü SmB6’nın iletkenlik ve yalıtkanlık arasında orbital konumu nedeniyle çok küçük bir boşluğu var. İşte bu nedenle elektronlar iki hal arasında gidip gelerek eşsiz bir faz oluşturuyor.ç
Araştırma Referansı: B. S. Tan, Y.-T. Hsu, B. Zeng, M. Ciomaga Hatnean, N. Harrison, Z. Zhu, M. Hartstein, M. Kiourlappou, A. Srivastava, M. D. Johannes, T. P. Murphy, J.-H. Park, L. Balicas, G. G. Lonzarich, G. Balakrishnan, and Suchitra E. Sebastian. Unconventional Fermi surface in an insulating state. Science, 2 July 2015 DOI: 10.1126/science.aaa7974
Bu haber 5752 kez görüntülendi.
Etiketleriletken yalıtkan iletkenlik yalıtkanlık
Önceki GHOST Teknolojisi ile Ekrandaki Nesneleri Çıkartıp Oynayabilirsiniz
Sonraki Bilim İnsanları 67P Kuyruklu Yıldızı’ndan Uzaylı Mikroplar Olduğunu Belirtiyor