Chicago Üniversitesi Moleküler Mühendislik Fakültesi ile San Diego Kaliforniya Üniversitesi'nden araştırmacıların ortak çalışması, doğa yasalarına meydan okuyan yepyeni bir madde sınıfını gün yüzüne çıkardı. Termodinamiğin temel prensiplerini alt üst eden bu metastabil malzemeler, ısıtıldıkça küçülüyor, yüksek basınç altında ise genişliyor.
Çalışma, Nature dergisinde yayımlanırken, bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı. Araştırma ekibinin başındaki Prof. Dr. Shirley Meng, bu malzemelerin davranışlarını redoks kimyasıyla kontrol edebileceklerini belirterek, “Bu durum, oldukça heyecan verici teknolojik uygulamalara kapı aralayabilir,” dedi.
FİZİK KURALLARINI TERSİNE ÇEVİREN ÖZELLİKLER
Termodinamiğin klasik kurallarına göre, bir madde ısıtıldığında genleşir, basınca maruz kaldığında ise hacmi küçülür. Ancak bu yeni malzeme sınıfı tam tersini yapıyor. Prof. Meng, “Malzemeyi ısıttığınızda hacmi küçülüyor. Bu oldukça sıra dışı,” diyerek keşfin şaşırtıcılığına dikkat çekti.
Bu davranış yalnızca bilimsel değil, aynı zamanda teknolojik anlamda da devrim niteliğinde. Özellikle enerji depolama sistemleri, elektrikli araç bataryaları, yapısal batarya tasarımları ve aşırı sıcaklıklara dayanıklı malzeme üretimi gibi alanlarda çığır açabilecek potansiyele sahip.
İNŞAAT SEKTÖRÜ İÇİN ‘SIFIR TERMAL GENLEŞME’
Araştırma ekibinden Dr. Minghao Zhang, bu yeni malzeme sınıfının “sıfır termal genleşme” gösterecek şekilde ayarlanabileceğini belirtiyor. Bu özellik, inşaat sektöründe malzemelerin ısı farklarına bağlı olarak genleşip büzülmesiyle yaşanan yapısal sorunların önüne geçebilir.
Zhang ayrıca, “Gigapascal seviyesindeki yüksek basınçlar altında bile bu malzeme genişlemeye devam ediyor. Yani sıkıştırdıkça büyüyor. Bu, doğada alışık olmadığımız bir davranış,” dedi.
BATARYALAR YENİDEN ‘İLK GÜNKÜ GİBİ’ OLABİLİR
Bu maddelerin elektro-kimyasal özellikleri de bilim insanlarını heyecanlandırıyor. Metastabil haldeki malzeme, yalnızca bir elektriksel voltaj uygulamasıyla eski kararlı haline dönebiliyor. Bu da yaşlanan, performansı düşmüş elektrikli araç bataryalarının yeniden ilk günkü kapasitesine ulaşabileceği anlamına geliyor.
“Pilinizi ne üreticiye ne de servise göndermeniz gerekecek. Sadece bir voltaj uygulamasıyla yeniden yepyeni olacak,” diyen Dr. Zhang, enerji sektörü için bu teknolojinin yaratacağı dönüşüme dikkat çekti.
TEMEL BİLİMDEN ENDÜSTRİYEL ATILIMA
Prof. Meng, bu keşfin yalnızca teknolojik değil, bilimsel anlamda da bir paradigma değişimi olduğunu vurguladı. Araştırmacılar şimdi, bu maddenin kimyasal yapısını ve davranışlarını daha ayrıntılı inceleyerek, enerji, uzay, savunma ve inşaat sektörlerinde uygulanabilir hale getirmeyi hedefliyor.
Bilim dünyasında ezberleri bozan bu keşif, yalnızca doğanın kurallarını yeniden düşünmemizi sağlamıyor, aynı zamanda geleceğin malzeme teknolojilerine dair umut vaat eden bir pencere de açıyor.