Katalog

NOBEL ÖDÜLLERİ O D AK deyişle, üstün iletkenler, elektriğin ikinci bulunuşu denebılecek surprizlerle dolu ıdi. Bunların başında, elektrik savurganlığının büyük çapta önlenmesi geliyordu: Santrallarda üretılen elektrik akımının büyük kısmı, kullanılacak yere gelinceye kadar, elektrik tellerinin gereksiz yere ısınmasında kayboluyordu. Ideal iletkenin bulunması ile daha az akımla daha çok aydınlanmak kabil olacaktır. Savurganlık bu yolla önlenecektir. Ooğa bunu yapmış. Ateşböceğinin ışığı el yakmaz. Bazı mantar türlerı ampul gibi ışık verdikleri halde sıcak de ğildır. Bilim, bu tür ışığa "soğuk ışık" demiş. ideal iletken bu olanağı sağla yacaktır. Üstün iletkenliğe BirOdfll Daha Reşit Canbeyli Üstün iletkenlikle ilgili ilk önemli keşif 191 Vde Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafından gerçekleştirildi. Bu konuda önemli yenı bir keşfin Ve uçan trenler Aynı savurganlığa elektriklı trenlerde de rastlıyoruz: Üç biçimde; örneğın is tanbul'un iki yakasındaki elektrikli banliyö trenlerinde, istanbul ve İzmir'in eskı tramvaylarında. Bunlarda, trenin geçtiğı yol boyunca bir "havai hat", hava teli çekilmıştir. Vasıta, elektriğini bu telden alır. İşte ilk akım savurganlığı bu telin gereksiz ısınmasında görülür. Telden ve motorlardan geçerek tekerlekleri döndüren akım, bu sefer de rayların sürtünme gücünü en aza indirmek için büyük kayba uğrar. Aynı akım, bir de hava direncini yenmek için kayba uğrar. Motosıklette, ön camı kırılmış bir otomobilde giden kimse bu hava direncinin ne büyük oldu ğunu çok iyi bilir. Oysa tren, raylara dokunmadan, birkaç santim yukardan gidebilse sürtünme ortadan kalkar. Bu da, rayların ideal iletken bir madenden yapılması ve akımın havai hat yerine raylardan verilmesi ile mümkün olur. Müspet (veya menfi) elektrik akımlarının birbirlerini kuvvetle ittiklerini biliyoruz. Hem trene hem raylara verilecek aynı türdeki akım tremn raylar üzerinde kalkmasını sağlar: Birkaç santim üzerinde. işte, bilim dünyasının işini gücünü bir yana bıkarak üstün iletkenleri bulmaya Nobel fizik Odülünü kazanan Georg Bednorz ve Prof Alex Mueller birbirlnı tebnk odıyor yönelmesi bundan. 1987 Nobel Ödülü bu yolda büyük çaba harcamış bilim adamlanndan ikisine verilmış bulunuyor. Bunlar, İsviçre'nin Zürih kentindekl IBM araştırma laboratuvarında çalışan iki bilgin. Biri Alman Dr. Georg Bednorz, öteki İsviçreli Profesor Dr.K.AIex Müller. Üstün iletken konusu 1913'ten bu yana hep gündemde. Bu yolda çığırı Hollandalı Helke Karnerlingh Onnes açtı (18531926). Bilgin, helyum denen gazı katı hale getirme çalışmaları sırasında sıvı hale getirebildi. Gaz, mutlak sıfır denen eksi 273 küsurun birkaç derece üstünde sıvılaşabildi: Helyum (269) derecede kaynıyordu. KamerlinghOnnes bunu yaparken başka bir şeyin farkına vardı: Kurşun ve cıva gibi bazı madenler, bu derecelerde, elektrik akımına dirençlerini yitiriyorlardı. Bilgin, bu buluşundan dolayı 1953 yılı Nobel Fizik Ödülüne deöer görüldü. Odülün gerekçesinde, özetie şöyle deniyordu: "Maddenin, düşük derecelerde gösterdiği özellikler üzerindeki deneyler ve bu deneyler sonucu helyumun sıvılaştırılmasının mümkün hale getirilmesi." Bu çalışmalar, zamanla, "Cryogenics" (krayoceniks) adı verilen bilim dalının kurulmasma yol açtı. Evet, cisimler çok düşük derecelerde iletkenlıklerini son derecede arttırıyorlardı. Ama bunun izahı neydi? işin bu yanı Amerikalı John Bardeen, Leon Cooper ve Robert Schrietter tarafından izah edildi: 1957'de. Bu izah tarzı 1972 Nobel Fizik Ödülüne değer görüldü. Gerekçede şöyle deniyordu: "Üstün iletkenlik olayını izah için birlikte geiiştirdikleri kuram için" (Bilginlerden John Bardeen 1956 yılında da bir Nobel almıştı: Transistorun geliştirilmesindeki katkısı için). Süper iletkenlik üzerinde İngiliz Brian Josephson da bir Fizik Nobeli aldı: 1973'te. Nedeni, elektronlann iletken bir cisimden süper iletken bir cisme geçerken nasıl bir davranışta bulunduklarının izahı idi: Yani, iki tür iletkenin temas noktasında neler olduğunun belirlenmesı ıdi. Bu temas noktaları manyetik alanların hassas bir biçimde belirlenmesinde ve voltaj farklılıklarının kesin anlaşılmasında bilim dünyasına büyük ışık tuttu. gelisen, yeni kesiflere bu kadar açık bir alan. 1913'te OnneS, 1972'de de bu olauya iliskin 'BCS' kuramım geliştiren ABD'li fizikçiler Bardeen, Cooper ve Schrieffer'dan sonra, bu yıl da Johannes Georg Bednorz ve Karl Alexander Müller üstün iletkenlik üzerine çalışmalarıyla Nobel Fizik ödülü'nü kazandılar. isviçre'de IBM Araştırma Laboratuvarı'nda çalışmalannı sürdüren Federal Alman Bednorz ve İsviçreli Müller, bugün Japonya'dan ABD'ye kadar birçok ülkeae bir fırtına gibi esen üstün iletkenlik yarışını 1980'lerde yeniden başlatan bilim adamlannın başında gelmekte. Onnes, cıvanın saltık sıfıra yakın bir sıcaklıkta (yaklaşık 4,5 K) elektrik akımına olan direncinin ortadan kalktığını bulmuştu. Belirli bir stcaklıŞın (kritik sıcaklık) altına inildiğinde kımi metal ve alaşımların bu özeııiği gösterdiği an/aşılmış, bu keşif kuramsal fizik açısından olduğu kadar uygulama potansiyeli ile de ilgi çekmişti. Ne var kı, kritik sıcaklığa sıvı helyum aracılığıyla ulaşılıyordu. Bu yöntemin pahalı oıması ve düşük sıcaklıklarda tutulan üstün iletkenlerle çalışmanın zorlukları, bu olgudan yeterince yararlanılmasını engenemekteydi. 1980'lere kadarki arastırmalarla geliştirilen yeni metal alaşımların kritik sıcaklığı 2 3 K'ya kadar çıkarması da bu sorunlara bir çözüm getirememişti Müller ve Bednorz, baryum, lantan/ bakır ve eksitlerinden elde ettikleri seramik üstün iletkenlerle kritik sıcaklığı 35 K'ya yükseltmeyi başardılar. ?983'fen bu yana süren ve geçen yıl hızlanan bu getısmeler sonucu, araştırmacılar kritik sıcalcfığı 9 0 K'nın üzerine çıkarabildiler. Yeni gelişmelerle artık nvı azot gibi daha ucuz yöntemle elde edilebilen üstün iletkenliğe, oda sıcaklığına yakın, daha prattk sıcaklıklarda ulaşabilme konusunda dünya çapında bir yarış başlamış durumda. Artık hemen her gün yeni bir üstün iletkenin keşfiyle kritik sıcaklığın biraz daha yükselfildiği, bilim dergılerinden önce basın aracılığıyla dünyaya duyurulmakta. örneğin, Hindistan da bır araştırma grubu, 26 °C (299 K) gibi çok yüksek bir sıcaklıkta üstün iletkenlik olgusuna rastlandığını oçıklamış, aynı zamanda Batı basını Üçüncü uünya'daki bilimsel gelişmelere karşı duyarsız davranmakla suçlanmıştı. Üstün iletkenliğin oda sıcaklıöında olmasa bile daha pratik bir sıcaklıkta (ve değişik kullanım alanlarına uyabilecek esneklikteki bir alaşımda) e/ae edilmesi durumunda, bu alanda yeni bir döneme girileceği açık. Birçok bilim adamına göre önümüzdekı yıllarda gerçeklesecek bu durumda, kayıpsız elektrik iletimi, daha hızlı ve küçük boyutlu bilgisayarlar, "iükenmez" batarya, hızlı trenler ve daha binlerce yeni uygulama alanıyla üstün iletkenlik, transistorun keşfinden sonra belki de en önemli teknolojik devrimi gündeme getirecek. D Nobel Kimya Odülleri de Nobel Kimya udülü'nü kazanan bu üç bilim adamının önemli yeri vardır. Bu alanda önemli bir gelişme, Pedersen1 in 19€7'de yayımlanan makaleleri ile ılgınc yapısal ve fizikokimyasal ozelliklere sahlp "siklik polıeter" moleküllerı urettiğini açıklamasıydı. Yapısal özellikleri nedeniyle iyonların bağlanabıleceği bir deliği bulunan bu moleküllerdeki deliklerin biçimini değiştirerek değışık lyonları seçıci olarak bagiamak olanaklıydı. Daha sonra Lehn, Cram ve daha birçok kımyacının katkılarıyla çeşıtlı ağırlık (ve yapıdaki) molekülleri ya da lyonları tanıyıp bağlayabilecek yenı moleküllerin sentezi gerçekleştirildi. Fizyolojik işlevlerde, belırlı üçboyutlu yapıya sahıp, yüksek molekül ağırlıklı proteinlerle, bunların belirli yerlerine bağlanarak çeşıtlı bıyolojık etkinlikleri olanaklı kılaıı daha küçük moleküller bir anahtarkilit mekanlzması oluşturur. işte "süpermoleküller" kimyası dıye de adlandırılan bu yeni gelişmelerle, proteınlerin işlevlerini daha basıt yapay moleküllerle gerçekleştırmek giderek olanaklı duruma gelmekte. Özellıkle Lehn ve Cram'ın araştırmalarıyla, çeşitli geometrik yapı ve fizikokimyasal ozelliklere sahlp moleküllerı tanıyan yeni organık moleküllerin sentezi gerçekleştınlebılmekte Nitekim, çeşıtlı enzımlerın işlevlerini üstlenebılen yenı moleküller şımdıden üretilmış durumda. llerıde bu yeni buluşlarla, bıyolojık etkinlıklerin daha iyi anlaşılmasından, kalıtsal hastalıkların yarattığı fizikokimyasal bozuklurUarın giderilmesine kadar birçok alanda olumlu gelişmeler beklenebilir. D (Bilim Teknlk) Yararlanma çabaları Evet, üstün iletkenliğin düşük derecelerde ortaya çıktığı görülmüş, izahı da bir dereceye kadar yapılmıştı. Fakat önemli olan bu olaydan teknolojide yararlanmaktı Sıvı helyum, hidrojen ve azot, birçok cisımleri Üstün iletken yapıyordu. Ama lambanızın elektrik teiini veya bir trenin raylarını bunlara batırarak üstün iletken yapamazdınız. Ama başka bir yoldan yürünerek üstün iletken cisimler elde edilebılirdi. Nasıl? Orneğın, yepyeni alaşımlı madenler geliştirerek... İşte bu yılın Nobel Fizik Odülünü paylaşan iki bilgin bunu yaptılar. Bazı madenler çeşitli oranlarda birleştirilerek normal hava sıcaklığında üstün iletken hale getirilemez mi idi? Neden olmasındı? Nitekim, bılginlerımız, lanthanumbakır oksit karışımına baryum kristalıeri katarak oda sıcaklığında üstün iletken olabilecek bir alaşım yapmoyı başardılar. Şöyle: (Lantan 1.85 + BarıumO.15 + Bakır oksit 4). Şimdi, bütün dünyada hemen bütün bılım laboratuvarlarında bu tür alaşımlar yapmak için çalışmalar var. D Jean Marie Lehn Donald J. Cram Bu yılın Nobel Klmya Ödülü, belirli yapıdakı (ve özellikleri bulunan) moleküllerı tanıyıp bunlara bağlanabilen özgül moleküllerın tasanmı ve sentezi konusundaki öncü çalışmaları nedaniyle Donald J. Cram, JeanMarie Lehn ve Charles J Pedersen'e verildi. Belirli yapısal ve fizikokimyasal özelliklerıyle birbirieriyle bir anahtarkilit ikilisi biçiminde özel baglar kurabilen moleküllerin biyolojlde önemll yerı vardır. Sinirsel iletimden bağışıklık sıstemıne kadar birçok ışlevde, enzimlerden nörotransmiterlere kadar da biyolojik önemi bulunan birçok molekül türünde, moleküllerin birbirlerini tanımaları ve kendi ıçlerınde özel bağlarla çeşıtlı hayatı işlevleri sürdurmelerı söz konusudur. Kımyasal araştırmalarda önemli bir alan, bu önemli moleküllerin birbirlerini tanıma mekanizmasını ırdelemek ve bunları laboratuvarda sentez yoluyla üretebllmektir. Bugün önemli gelişmelere tanık olan bu alanın gelişmesın