Maddenin yeni hallerini yaratmak – Araştırmacılar iki yeni tür süperiletkenlik icat etti

Geleceğin elektroniği benzersiz malzemelerin keşfine bağlı. Ancak bazen doğal olarak oluşan atomların topolojisi yeni fiziksel etkilerin yaratılmasını zorlaştırır. Bu sorunu çözmek için Zürih Üniversitesi’nden bilim adamları bir süper iletken tasarlamayı başardılar. Mısır Eş zamanlı olarak maddenin yeni halleri yaratılıyor.

Geleceğin bilgisayarı neye benzeyecek? Nasıl çalışacak? Bu soruların cevaplarını aramak, temel fizik araştırmalarının önemli bir itici gücüdür. Klasik elektroniğin daha da geliştirilmesinden sinirsel hesaplamaya ve kuantum bilgisayarlara kadar pek çok olası senaryo vardır.

Tüm bu yaklaşımların ortak noktası, bazıları şimdiye kadar yalnızca teorik olarak tahmin edilen yeni fiziksel etkilere dayanmalarıdır. Araştırmacılar, bu tür etkileri yaratabilecek yeni kuantum malzemeleri bulmak için büyük çaba harcıyor ve son teknoloji ekipmanlar kullanıyor. Peki ya doğal olarak oluşan uygun materyaller yoksa?

Süperiletkenliğe yeni bir yaklaşım

Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada Doğa fiziği, ZH Üniversitesi’nden Profesör Titus Neubert’in Halle’deki (Almanya) Max Planck İnce Yapı Fiziği Enstitüsü’ndeki fizikçilerle yakın işbirliği içinde çalışan araştırma grubu olası bir çözüm sağladı. Araştırmacılar gerekli malzemeleri her seferinde bir atom olacak şekilde kendileri yaptılar.

Düşük sıcaklıklarda elektriksel direnç sunmadıkları için özellikle ilgi çekici olan yeni tip süper iletkenlere odaklanıyorlar. Bazen “mükemmel ikili mıknatıslar” olarak da adlandırılan süper iletkenler, manyetik alanlarla alışılmadık etkileşimleri nedeniyle birçok kuantum bilgisayarda kullanılır. Teorik fizikçiler, farklı süperiletken durumları araştırmak ve tahmin etmek için yıllarını harcadılar. Profesör Neubert, “Ancak, şimdiye kadar bunlardan yalnızca birkaçı materyallerde kesin olarak kanıtlandı” diyor.

İki yeni süperiletkenlik türü

ZH Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, heyecan verici işbirliklerinde atomların yeni bir süper iletken faz oluşturmak için nasıl düzenleneceğini teorik olarak tahmin ettiler ve Almanya’daki ekip daha sonra ilgili topolojiyi uygulamak için deneyler gerçekleştirdi. Taramalı tünelleme mikroskobu kullanarak atomları hareket ettirdiler ve atomik hassasiyetle doğru yere yerleştirdiler.

Aynı yöntem sistemin manyetik ve süperiletken özelliklerini ölçmek için de kullanıldı. Süperiletken niyobyumun yüzeyine krom atomları biriktirerek araştırmacılar iki yeni tür süperiletkenlik yaratmayı başardılar. Benzer yöntemler daha önce metal atomlarını ve moleküllerini işlemek için kullanılmıştı, ancak şimdiye kadar bu yaklaşımı kullanarak 2 boyutlu süper iletkenler yapmak hiçbir zaman mümkün olmamıştı.

Sonuçlar sadece fizikçilerin teorik tahminlerini doğrulamakla kalmıyor, aynı zamanda onlara maddenin başka hangi yeni durumlarının bu şekilde yaratılabileceği ve bunların gelecekte kuantum bilgisayarlarda nasıl kullanılabileceği hakkında spekülasyon yapmaları için neden veriyor.

Referans: “Kristalin topolojik süperiletkenlik için potansiyel bir platform olarak 2D Chiba kafesleri”, Martina O. Soldini, Felix Koster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Darawsheh, Ronnie Thomali, Samir Lounis, Stuart S.B. Parkin, Paolo Ceci ve Titus Neubert, 10 Temmuz 2023, Doğa fiziği.
doi: 10.1038/s41567-023-02104-5