Süperiletkenlik Nedir?

Süperiletkenlik, sıcaklık belli bir değerin altına düştüğünde bir malzemenin direncinin tamamen sıfır olmasıdır. 1911 yılında Heike Kamerlingh Onnes tarafından keşfedilmiştir. Katı cıvanın elektrik direnci üzerine çalışan Onnes, direncin 4,2 Kelvin'in altında sıfıra düştüğünü gözlemlemiştir. Sonraları kurşun, niyobyum nitrat gibi çok sayıda başka malzemenin de süperiletkenlik gösterdiği bulunmuştur. Süperiletkenlik kuantum mekaniği ile açıklanabilen bir olgudur, klasik mekanik ile açıklanamaz.

Altın, gümüş, bakır gibi sıradan bir iletkenin direnci sıcaklığı düştükçe azalır. Fakat sıcaklığın mutlak sıfıra (mümkün olan en düşük sıcaklığa) yaklaştığı durumlarda bile direnç sıfıra düşmez. Metalin tamamen saf olmaması ve yapısındaki bozukluklar buna engel olur. Süperiletken malzemelerde ise sıcaklık belirli bir değerin altına düştüğünde malzeme süperiletken durumuna geçer. Bir elektrik akımı süperiletken malzemenin içinden hiçbir kaynaktan güç almadan akmaya devam edebilir.

Süperiletken malzemeleri süperiletkenlik göstermeye başladıkları kritik sıcaklığa kadar soğutmak için genellikle sıvı azot kullanılır. Bu yüzden kritik sıcaklığı azotun kaynama sıcaklığı olan 77 Kelvin'den düşük olan malzemelere düşük sıcaklık süperiletkenleri, yüksek olanlara ise yüksek sıcaklık süperiletkenleri denir.

Süperiletkenlerin tamamı Meisner etkisi olarak adlandırılan bir özellik gösterir. Meisner etkisi, süperiletken malzemelerin süperiletken durumdayken (sıcaklığı kritik sıcaklığın altındayken) manyetik alanı dışlamasıdır. Harici bir manyetik alanın şiddeti, süperiletken bir malzemenin içine girdikten çok kısa bir mesafe sonra sıfıra düşer. Çoğu süperiletken malzeme için bu mesafe 100 nanometre civarındadır.