Zacznijmy może od prostej definicji z Wikipedii, wedle której:
Nadprzewodnictwo – stan materiału polegający na zerowej rezystancji, jest osiągany w niektórych materiałach w niskiej temperaturze.
Czytaj też: Przeciwdźwiękowe śrubki ze sprężynami jako tania forma wyciszania ścian
Półprzewodniki (m.in. krzem), to z kolei materiały pośrednie między izolatorami a metalami. Ich właściwości przewodzące sprawiły, że stały się idealnym materiałem do produkcji diod, czy tranzystorów, a jak dobrze wiecie, te drugie, idąc już w dziesiątki miliardów, budują m.in. procesory.
Musicie więc wiedzieć, że nadprzewodniki są zdolne do przenoszenia ładunku elektrycznego z idealną wydajnością, podczas gdy w półprzewodnikach można regulować przewodność za sprawą przykładania do nich stosownego napięcia. Wynik najnowszego eksperymentu, w którym to naukowcom po raz pierwszy udało się połączyć ze sobą ultracienki półprzewodnik o grubości zaledwie jednego atomu oraz nadprzewodnik jest więc już na pierwszy rzut oka interesujący, oraz… obiecujący. Zwłaszcza że w grę wchodzi zapewnienie rewolucji w fizyce klasyczne i kwantowej.
W nadprzewodniku elektrony układają się w pary, jak partnerzy w tańcu – z dziwnymi i cudownymi konsekwencjami, takimi jak przepływ prądu elektrycznego bez oporu. Z drugiej strony w półprzewodniku elektrony wykonują zupełnie inny taniec, dziwny solowy układ. W swoich pracach chcielibyśmy się dowiedzieć, na jakie nowe i egzotyczne tańce zgadzają się elektrony, jeśli połączymy te materiały.– mówi fizyk Andreas Baumgartner z Uniwersytetu w Bazylei w Szwajcarii.
Naukowcy (opracowanie dostępne w Nano Letters) połączyli ze sobą półprzewodnik w postaci MoS2, czyli dwusiarczku molibdenu z MoRe, czyli molibdenem-renem o właściwościach nadprzewodzących. Poniżej możecie zobaczyć, jak wygląda owoc tej synergii, z którego obserwacji naukowcy oczekują odkrycia zupełnie nowych zjawisk przepływu elektronów.
Czytaj też: DARPA chce naśladować ludzki mózg w ramach nowych matryc FENCE
Na grafice jasno widać półprzewodnik umieszczony w warstwie izolacyjnej, czy otwory wyryte w górnej części warstwy izolacyjnej, zapewniające dostęp do styku elektrycznego. Materiał nadprzewodzący wypełnia luki pozostawione przez te otwory (via Science Alert).
Co zapewniło już połączenie półprzewodnika z nadprzewodnikiem?
W połączeniu nadprzewodnika z półprzewodnikiem zespół odkrył dowody na silne sprzężenie (efekt zbliżeniowy) między nimi, kiedy zostały schłodzone do temperatury nieco powyżej zera absolutnego (-273,15°C ).
Silne sprzężenie jest kluczowym elementem w nowych i ekscytujących zjawiskach fizycznych, które spodziewamy się zobaczyć w heterostrukturach van der Waalsa, ale których nigdy nie byliśmy w stanie zademonstrować.– powiedział fizyk Mehdi Ramezani z Uniwersytetu w Bazylei.
Czytaj też: Ziemskie pole magnetyczne w roli GPS dla wojskowych samolotów
Te struktury, tworzone poprzez połączenie ultracienkich półprzewodników, mają wiele potencjalnie innowacyjnych zastosowań, obejmujących nawet możliwość kontrolowania magnetyzmu elektronowego za pomocą pól elektrycznych. Problem w tym, że nadal naukowcy nie wiedzą, jak dokładnie je stworzyć i wykorzystać. To może zmienić się dzięki temu innowacyjnemu połączeniu, które posłuży jako podstawa do testów i eksperymentów, które już ruszyły.
