Süperiletkenler onlarca yıldır fizikçilerin ilgisini çekmektedir. Ancak elektronların mükemmel, kayıpsız akışına izin veren bu malzemeler genellikle bu kuantum mekaniği özelliğini yalnızca onları kullanışsız hale getirecek kadar düşük sıcaklıklarda (mutlak sıfırın birkaç derece üzerinde) sergiliyor.
Fizik ve Uygulamalı Fizik Profesörü Philip Kim liderliğindeki bir araştırma ekibi, daha önce elde edilemeyen malzemelerde yeni, alışılmadık süperiletkenlik biçimlerinin mühendisliğine giden yolu temizleyen, kupratlar adı verilen, geniş çapta incelenen yüksek sıcaklıktaki süper iletkenlerin bir sınıfını yapmak ve işlemek için yeni bir strateji gösterdi. .
Benzersiz bir düşük sıcaklıklı cihaz üretim yöntemi kullanan Kim ve ekibi, Science dergisinde ince bakırdan yapılmış dünyanın ilk yüksek sıcaklıklı, süper iletken diyotu (esasen akımın tek yönde akışını sağlayan bir anahtar) için umut verici bir aday olduğunu bildirdi. kristaller. Böyle bir cihaz teorik olarak, sürdürülmesi zor olan geçici mekanik olaylara dayanan kuantum hesaplama gibi yeni gelişen endüstrileri besleyebilir.
Kim, “Yüksek sıcaklıkta süper iletken diyotlar aslında manyetik alanların uygulanması olmadan mümkündür ve egzotik malzeme çalışmalarına yönelik yeni araştırma kapıları açar” dedi.
Cupratlar, onlarca yıl önce teorisyenlerin mümkün olduğunu düşündüğünden çok daha yüksek sıcaklıklarda süperiletken hale geldiklerini göstererek fizik dünyasını altüst eden bakır oksitlerdir; “daha yüksek” göreceli bir terimdir (bir cuprat süperiletkeni için mevcut kayıt eksi 225 Fahrenheit'tir). Ancak bu malzemelerin süperiletken fazlarını bozmadan işlenmesi, karmaşık elektronik ve yapısal özellikleri nedeniyle son derece karmaşıktır.
Ekibin deneyleri, Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü'nün eski öğrencisi ve şu anda MIT'de doktora sonrası araştırmacı olan SY Frank Zhao tarafından yönetildi. Zhao, ultra saf argonda havasız, kriyojenik bir kristal manipülasyon yöntemi kullanarak, BSCCO (“bisco”) olarak adlandırılan iki son derece ince kuprat bizmut stronsiyum kalsiyum bakır oksit tabakası arasında temiz bir arayüz tasarladı. BSCCO “yüksek sıcaklıkta” bir süperiletken olarak kabul edilir çünkü süperiletkenliğe yaklaşık eksi 288 Fahrenheit'te başlar; pratik standartlara göre çok soğuktur, ancak tipik olarak yaklaşık eksi 400 Fahrenheit'e soğutulması gereken süperiletkenler arasında şaşırtıcı derecede yüksektir.
Zhao ilk olarak BSCCO'yu her biri insan saçının binde biri genişliğinde olan iki katmana ayırdı. Daha sonra, eksi 130'da, iki katmanı 45 derecelik bir bükümle, çarpık gofretlere sahip bir dondurmalı sandviç gibi istifledi ve kırılgan arayüzdeki süperiletkenliği korudu.
Ekip, arayüzden direnç olmadan geçebilecek maksimum süper akımın, akımın yönüne bağlı olarak farklı olduğunu keşfetti. En önemlisi, ekip aynı zamanda bu kutupluluğu tersine çevirerek arayüzey kuantum durumu üzerinde elektronik kontrolü de gösterdi. Bu kontrol, onların değiştirilebilir, yüksek sıcaklıkta süper iletken bir diyot yapmalarını etkili bir şekilde sağlayan şeydi; bu, bir gün kuantum biti gibi bir bilgisayar teknolojisi parçasına dahil edilebilecek temel fiziğin bir göstergesiydi.
Zhao, “Bu, kusurlardan korunan kuantum durumlarını içeren topolojik aşamaları araştırmak için bir başlangıç noktasıdır” dedi.
Bilim ekibi, British Columbia Üniversitesi'nden meslektaşları Marcel Franz ve Rutgers Üniversitesi'nden Jed Pixley ile birlikte çalıştı; bu ekiplerin daha önce geniş bir bükülme açısı aralığında kuprat süperiletkeninin davranışını doğru bir şekilde tahmin eden teorik hesaplamalar yaptığı ortaya çıktı. Deneysel gözlemlerin uzlaştırılması, Connecticut Üniversitesi'nden Pavel A. Volkov tarafından gerçekleştirilen yeni teori geliştirmelerini de gerektirdi.
Araştırma kısmen Ulusal Bilim Vakfı, Savunma Bakanlığı ve Enerji Bakanlığı tarafından desteklendi.
Ayrıca bu seride:
Fizik ve Uygulamalı Fizik Profesörü Philip Kim liderliğindeki bir araştırma ekibi, daha önce elde edilemeyen malzemelerde yeni, alışılmadık süperiletkenlik biçimlerinin mühendisliğine giden yolu temizleyen, kupratlar adı verilen, geniş çapta incelenen yüksek sıcaklıktaki süper iletkenlerin bir sınıfını yapmak ve işlemek için yeni bir strateji gösterdi. .
Benzersiz bir düşük sıcaklıklı cihaz üretim yöntemi kullanan Kim ve ekibi, Science dergisinde ince bakırdan yapılmış dünyanın ilk yüksek sıcaklıklı, süper iletken diyotu (esasen akımın tek yönde akışını sağlayan bir anahtar) için umut verici bir aday olduğunu bildirdi. kristaller. Böyle bir cihaz teorik olarak, sürdürülmesi zor olan geçici mekanik olaylara dayanan kuantum hesaplama gibi yeni gelişen endüstrileri besleyebilir.
Kim, “Yüksek sıcaklıkta süper iletken diyotlar aslında manyetik alanların uygulanması olmadan mümkündür ve egzotik malzeme çalışmalarına yönelik yeni araştırma kapıları açar” dedi.
Cupratlar, onlarca yıl önce teorisyenlerin mümkün olduğunu düşündüğünden çok daha yüksek sıcaklıklarda süperiletken hale geldiklerini göstererek fizik dünyasını altüst eden bakır oksitlerdir; “daha yüksek” göreceli bir terimdir (bir cuprat süperiletkeni için mevcut kayıt eksi 225 Fahrenheit'tir). Ancak bu malzemelerin süperiletken fazlarını bozmadan işlenmesi, karmaşık elektronik ve yapısal özellikleri nedeniyle son derece karmaşıktır.
Ekibin deneyleri, Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü'nün eski öğrencisi ve şu anda MIT'de doktora sonrası araştırmacı olan SY Frank Zhao tarafından yönetildi. Zhao, ultra saf argonda havasız, kriyojenik bir kristal manipülasyon yöntemi kullanarak, BSCCO (“bisco”) olarak adlandırılan iki son derece ince kuprat bizmut stronsiyum kalsiyum bakır oksit tabakası arasında temiz bir arayüz tasarladı. BSCCO “yüksek sıcaklıkta” bir süperiletken olarak kabul edilir çünkü süperiletkenliğe yaklaşık eksi 288 Fahrenheit'te başlar; pratik standartlara göre çok soğuktur, ancak tipik olarak yaklaşık eksi 400 Fahrenheit'e soğutulması gereken süperiletkenler arasında şaşırtıcı derecede yüksektir.
Zhao ilk olarak BSCCO'yu her biri insan saçının binde biri genişliğinde olan iki katmana ayırdı. Daha sonra, eksi 130'da, iki katmanı 45 derecelik bir bükümle, çarpık gofretlere sahip bir dondurmalı sandviç gibi istifledi ve kırılgan arayüzdeki süperiletkenliği korudu.
Ekip, arayüzden direnç olmadan geçebilecek maksimum süper akımın, akımın yönüne bağlı olarak farklı olduğunu keşfetti. En önemlisi, ekip aynı zamanda bu kutupluluğu tersine çevirerek arayüzey kuantum durumu üzerinde elektronik kontrolü de gösterdi. Bu kontrol, onların değiştirilebilir, yüksek sıcaklıkta süper iletken bir diyot yapmalarını etkili bir şekilde sağlayan şeydi; bu, bir gün kuantum biti gibi bir bilgisayar teknolojisi parçasına dahil edilebilecek temel fiziğin bir göstergesiydi.
Zhao, “Bu, kusurlardan korunan kuantum durumlarını içeren topolojik aşamaları araştırmak için bir başlangıç noktasıdır” dedi.
Bilim ekibi, British Columbia Üniversitesi'nden meslektaşları Marcel Franz ve Rutgers Üniversitesi'nden Jed Pixley ile birlikte çalıştı; bu ekiplerin daha önce geniş bir bükülme açısı aralığında kuprat süperiletkeninin davranışını doğru bir şekilde tahmin eden teorik hesaplamalar yaptığı ortaya çıktı. Deneysel gözlemlerin uzlaştırılması, Connecticut Üniversitesi'nden Pavel A. Volkov tarafından gerçekleştirilen yeni teori geliştirmelerini de gerektirdi.
Araştırma kısmen Ulusal Bilim Vakfı, Savunma Bakanlığı ve Enerji Bakanlığı tarafından desteklendi.
Ayrıca bu seride:
Bilim ve Teknoloji
'Köpek' mucizesi
Yeni bulgular, konuşma ve dil bozukluklarının tedavisine yönelik çıkarımlarla, en basit kelimelerin bile ardındaki karmaşık sinir bilimini aydınlatıyor
4 Şubat 2024
4 dakikalık okuma
-
Sağlık
AI modeli, yüksek riskli pankreas kanseri hastalarını tanıdan 18 ay önce işaretler
Yeni yaklaşım, mevcut tarama kılavuzlarının 40'tan fazla grup için yakalayabileceğinden 3,5 kat daha fazla vaka yakaladı
1 Şubat 2024
5 dakikalık okuma
-
Ulus ve Dünya
Hala pandemi şokunu hisseden öğrenciler için saat işliyor
Yeni rapor, bir miktar ilerleme olduğunu ancak kalıcı başarı boşluklarının olduğunu gösteriyor; ortak yazar Kane, federal yardımın süresi dolmadan harekete geçilmesi çağrısında bulundu
31 Ocak 2024
7 dakikalık okuma
-
Sağlık
Gen terapisinde çığır açan buluş, doğuştan sağır çocukların duymasını sağlıyor
Bilim'lı bilim insanı, belirli bir durumu hedef alan araştırmaya liderlik ediyor ve genetik işitme kaybı olan 30 milyon çocuktan daha fazlası için başka tedaviler sağlayabilir
24 Ocak 2024
6 dakikalık okuma
-
Bilim ve Teknoloji
Bilim müzesinde kıvrılmış ve uzun süredir incelenmemiş evrimsel bir ipucu
Trilobitlerin yumuşak alt kısımları erken 'kayıt' savunmasının mekaniğini gösteriyor
23 Ocak 2024
4 dakikalık okuma