Yeni keşif, fiziğin kurallarını alt üst etti!

Chicago Üniversitesi Moleküler Mühendislik Fakültesi ile San Diego Kaliforniya Üniversitesi’nden bilim insanları, termodinamiğin temel maddelerine aksi düşen davranışlar sergileyen yeni bir unsur sınıfı keşfetti.

Yeni keşfedilen bu metastabil unsurlar, ısıtıldığında hacimce küçülüyor, yüksek basınç altında ise genişliyor.

Araştırma grubuna liderlik eden Prof. Dr. Shirley Meng, “Bu materyallerin özelliklerini redoks kimyası yoluyla ayarlayabileceğimizi düşünüyoruz. Bu da epeyce heyecan verici uygulamalara kapı aralayabilir” dedi. Çalışmanın sonuçları, Nature mecmuasında yayımlandı.

Fizik kurallarına meydan okuyan özellikler

Termodinamik kurallarına nazaran, bir unsur ısıtıldığında genleşir, sıkıştırıldığında ise hacmi küçülür. Lakin araştırmacılar, bu kuralların bilakis davranan metastabil materyaller geliştirdi.

Prof. Meng, “Malzemeyi ısıttığınızda hacmi küçülüyor. Bu hayli sıra dışı,” açıklamasında bulundu.

Maddenin bu davranışı, sadece temel bilimler açısından değil, tıpkı vakitte uygulamalı teknolojiler açısından da ihtilal niteliği taşıyor.

Özellikle elektrikli araç pillerinin yenilenmesi, yapısal batarya sistemleri ve ısıya güçlü gereç üretimi üzere alanlarda büyük fırsatlar sunuyor.

Yapısal batarya ve sıfır termal genleşme mümkün olabilir

Araştırma grubundan Dr. Minghao Zhang, bu yeni sınıf hususların sıfır termal genleşme gösterecek halde ayarlanabileceğini belirtti. Bu da inşaat kesiminde çığır açabilir.

“Her binada kullanılan farklı yapı gereçlerinin ısıya bağlı hacim değişiklikleri önemli problemlere yol açabilir. Lakin bu gereçler sayesinde bu cins meselelerin önüne geçilebilir,” dedi.

Isının yanı sıra basınç altındaki davranışları da şaşırtan: Husus, gigapascal düzeyindeki ağır basınç altında dahi genleşmeye devam ediyor.

Dr. Zhang bu özelliği, “Eğer bir maddeyi her istikametten sıkıştırırsanız doğal olarak hacminin küçülmesini beklersiniz. Fakat bu husus, tam karşıtını yapıyor,” kelamlarıyla anlattı.

Yaşlanan bataryalar birinci günkü haline dönebilir

Araştırmacılar, bu unsurların elektro-kimyasal güce verdiği reaksiyonları de inceledi. Metastabil haldeki bu hususlara elektriksel voltaj uygulandığında, yepyeni kararlı hallerine geri dönebiliyorlar. Bu da kullanılmış MESKEN bataryalarının kapasitesinin tekrar artırılabileceği manasına geliyor.

Dr. Zhang, “Yalnızca bir voltaj uygulamasıyla batarya birinci günkü haline dönebilir. Ne üreticiye ne de servis sağlayıcılara göndermeniz gerek. Piliniz tekrar yeni üzere olur,” dedi.

Bilimsel keşiften endüstriye geçiş hedefleniyor

Araştırmanın bir öteki katkısı da, temel bilimlerdeki anlayışa yeni bir boyut kazandırması. Prof. Meng, “Bu sadece teknolojik değil, tıpkı vakitte bilimsel manada da paradigma değişimi yaratıyor” diye konuştu.

Araştırmacılar, yeni unsurun kimyasal davranışlarını daha detaylı inceleyerek, güç depolama sistemlerinden uzay teknolojilerine kadar pek çok alanda uygulanabilir hale getirmeyi hedefliyor.

ScitechDaily, TRTHaber