_ Oamenii de știință dezvoltă unul nou supraconductor -dimensional

Într-o dezvoltare semnificativă în domeniul supraconductivității, cercetătorii de la Universitatea din Manchester au obținut cu succes o supraconductivitate robustă în câmpuri magnetice mari folosind un sistem unidimensional (1D) nou creat. Această descoperire oferă o cale promițătoare pentru atingerea supraconductivității în regimul cuantic Hall, o provocare de lungă durată în fizica materiei condensate.

Superconductibilitatea, capacitatea anumitor materiale de a conduce electricitatea cu rezistență zero, deține un potențial profund pentru progrese ale tehnologii cuantice. Cu toate acestea, atingerea supraconductivității în regimul cuantic Hall, caracterizat prin conductanță electrică cuantificată, s-a dovedit a fi o provocare puternică.

Cercetarea, publicată săptămâna aceasta (25 aprilie 2024) în Nature, detaliază munca extinsă a Echipa Manchester condusă de profesorul Andre Geim, dr. Julien Barrier și dr. Na Xin pentru a obține supraconductivitate în regimul cuantic Hall. Eforturile lor inițiale au urmat calea convențională în care stările de margine de contrapropagare au fost aduse în imediata apropiere una de alta. Cu toate acestea, această abordare s-a dovedit a fi limitată.

„Experimentele noastre inițiale au fost motivate în primul rând de interesul puternic și persistent pentru supraconductibilitatea de proximitate indusă de-a lungul stărilor cuantice ale muchiei Hall”, explică dr. Barrier, autorul principal al lucrării. „Această posibilitate a condus la numeroase predicții teoretice cu privire la apariția de noi particule cunoscute sub numele de anyoni non-abelieni.”

Echipa a explorat apoi o nouă strategie inspirată de munca lor anterioară, care demonstrează că granițele dintre domeniile din grafen ar putea fi foarte conductiv. Prin plasarea unor astfel de pereți de domeniu între doi supraconductori, aceștia au obținut proximitatea finală dorită între stările de margine de contrapropagare, minimizând în același timp efectele dezordinei.

„Am fost încurajați să observăm supracurenți mari la temperaturi relativ „balmoase” de până la 1 Kelvin. în fiecare dispozitiv pe care l-am fabricat”, își amintește dr. Barrier.

Investigațiile ulterioare au arătat că supraconductibilitatea de proximitate nu provine din stările de margine Hall cuantice care se propagă de-a lungul pereților domeniului, ci mai degrabă din stările electronice strict 1D existente în domeniu. pereții înșiși.

Aceste stări 1D, dovedite că există de către grupul de teorie al profesorului Vladimir Fal'ko de la Institutul Național al Grafenului, au prezentat o capacitate mai mare de hibridizare cu supraconductivitate în comparație cu stările de margine Hall cuantice. Se crede că natura unidimensională inerentă a stărilor interioare este responsabilă pentru supracurenții robusti observați la câmpuri magnetice mari.

Această descoperire a supraconductivității 1D cu un singur mod arată căi interesante pentru cercetări ulterioare. „În dispozitivele noastre, electronii se propagă în două direcții opuse în același spațiu la scară nanometrică și fără împrăștiere”, explică dr. Barrier. „Asemenea sisteme 1D sunt excepțional de rare și sunt promițătoare pentru a aborda o gamă largă de probleme din fizica fundamentală.”

Echipa a demonstrat deja capacitatea de a manipula aceste stări electronice folosind tensiunea de poartă și de a observa undele de electroni staționari care a modulat proprietățile supraconductoare.

"Este fascinant să ne gândim ce ne poate aduce acest nou sistem în viitor. Supraconductivitatea 1D prezintă o cale alternativă către realizarea cvasiparticulelor topologice care combină efectul Hall cuantic și supraconductivitate", conchide. Dr. Xin. „Acesta este doar un exemplu al potențialului vast pe care îl dețin descoperirile noastre”.

Această cercetare a Universității din Manchester, la 20 de ani de la apariția primului material 2D grafen, reprezintă un alt pas înainte în domeniul supraconductivității. Dezvoltarea acestui nou supraconductor 1D este de așteptat să deschidă porțile pentru progresele în tehnologiile cuantice și să deschidă calea pentru explorarea ulterioară a noii fizici, atrăgând interesul diverselor comunități științifice.

(Fluierul)