Cornell Üniversitesi araştırmacıları, 3D yazıcı kullanarak süperiletken üretiminde devrim niteliğinde bir başarıya imza attı. Geliştirilen yöntem, hem gözenekli yapısı hem de yüksek manyetik alan dayanımıyla süperiletken teknolojisinde yeni ufuklar açıyor.
Prof. Ulrich Wiesner’in liderliğindeki Malzeme Bilimi ve Mühendisliği ekibi, Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışmada, süperiletken bileşenlerin üretim sürecini tek adımda gerçekleştiren yenilikçi bir yaklaşım geliştirdi. Bu yöntem, tıbbi görüntüleme sistemlerinden kuantum cihazlarına kadar pek çok alanda teknolojiye hız kazandırma potansiyeli taşıyor.
Tek Adımda Üretim
Geleneksel süperiletken üretim yöntemleri, malzeme hazırlığı ve montaj aşamalarının uzun ve karmaşık olmasıyla biliniyor. Cornell’in geliştirdiği yöntem ise özel bir mürekkep kullanarak doğrudan 3D yazıcıyla malzeme oluşturmayı mümkün kılıyor. Bu mürekkep, kopolimerler ve inorganik nanopartiküller içeriyor ve basım sırasında kendi kendine birleşiyor. Ardından yapılan ısıl işlemlerle yapı, gözenekli kristal süperiletkene dönüşüyor. Böylece tüm süreç tek bir adımda tamamlanmış oluyor.
Atomik ve Makro Ölçekte Kontrol
Araştırma, yaklaşık on yıllık süperiletken çalışmaları üzerine inşa edildi. 2016’da Wiesner ekibi, blok kopolimerler kullanarak kendi kendine organize olan ilk süperiletken yapıyı geliştirmişti. 2021’de ise bu yumuşak malzeme yaklaşımının geleneksel süperiletkenlerle eşdeğer performans gösterebileceği kanıtlanmıştı. Yeni çalışma, bu ilerlemeleri bir adım öteye taşıyor. Araştırmacılar, nano ölçekte kopolimerlerin kendi kendine birleşmesini, atomik düzeyde kristal dizilimi ve makro ölçekte 3D baskıyı birleştirerek hiyerarşik yapıya sahip süperiletkenler üretti.
Rekor Manyetik Alan Dayanımı
En dikkat çekici sonuç, niyobyum nitrür süperiletkenin üretiminde elde edildi. Gözenekli ve nanoyapılı mimarisi sayesinde, malzemenin üst kritik manyetik alan değeri 40–50 Tesla olarak ölçüldü; bu, şimdiye kadar bildirilen en yüksek değerlerden biri. Özellikle MR cihazlarında kullanılan süperiletken mıknatıslar için büyük bir avantaj sağlıyor.
Araştırmada öne çıkan bir başka yenilik ise polimer yapısının süperiletken performansla doğrudan ilişkilendirilmiş olması. Yöntemin, başka geçiş metali bileşiklerine ve geleneksel yöntemlerle zor elde edilen geometrilere de uygulanabileceği belirtiliyor. Ayrıca, gözenekli yapı, alışılmadık derecede yüksek yüzey alanı sunarak yeni kuantum malzemelerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.
İlginizi çekebilir: Stetoskopta Devrim: 15 Saniyede Kalp Hastalığı Tespiti
