3 boyutlu yazıcı ile atomik düzeyde süperiletken mucizesi

Nature Communications dergisinde yayımlanan araştırma, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden Prof. Ulrich Wiesner liderliğindeki disiplinlerarası bir ekip tarafından yürütüldü. Ekip, süreci tek bir adımda gerçekleştiren hepsi bir arada üretim yöntemi geliştirdi.

Tüm süreci tek adıma taşıyor

Geleneksel yöntemlerde, süperiletkenler için malzeme hazırlığı ile montaj adımları uzun ve karmaşık süreçler içeriyor. Cornell’in yöntemi ise kopolimerler ve inorganik nanopartiküller içeren özel bir mürekkep kullanarak doğrudan 3D yazıcıyla malzeme oluşturmayı sağlıyor. Mürekkep, 3D yazıcıyla basıldığında doğal olarak kendi kendine birleşiyor. Daha sonra ısıl işlemlerle basılan yapılar gözenekli kristal süperiletkenlere dönüştürülüyor. Cornell'in süreci tüm bunları tek bir adımda gerçekleştiriyor.

Yeni çalışma ise bu ilerlemeleri bir adım öteye taşıyor. Araştırmacılar, nano ölçekte blok kopolimerlerin kendi kendine birleşmesini, atomik seviyede kristal dizilim ve makro ölçekte 3D baskı yoluyla geometrik kontrolü birleştirerek üç farklı boyut aralığında hiyerarşik yapılara sahip süperiletken yapılar elde etti.

Performansta rekor

En dikkat çekici sonuç, niyobyum nitrür süperiletken üretilmesinde görüldü. Gözenekli ve nanoyapılı mimarisi sayesinde, malzemenin üst kritik manyetik alan değeri 40–50 Tesla arasında ölçüldü. Bu bileşik için şimdiye kadar bildirilen en yüksek değer, yoğun manyetik alan gerektiren ortamlar için oldukça kritik. Örneğin MR cihazlarında kullanılan süperiletken mıknatıslar için büyük bir avantaj sağlıyor.

Ayrıca Bkz.Microsoft’un yeni fiber teknolojisi internet hızını %45 artırıyor

Araştırmada öne çıkan bir diğer yenilik ise polimer yapısının süperiletken performansla doğrudan ilişkilendirilmesi oldu. Araştırmacılar, yöntemin başka geçiş metali bileşiklerine ve geleneksel yöntemlerle zor elde edilen geometrilere de uyarlanabileceğini belirtiyor. Ayrıca, malzemenin gözenekli yapısı, süperiletken bileşikler için alışılmadık derecede yüksek yüzey alanı sunuyor. Bu da yeni kuantum malzemelerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.