połączono nadprzewodnik z półprzewodnikiem, nadprzewodnik z półprzewodnikiem, nadprzewodnik, półprzewodnik

Po raz pierwszy połączono nadprzewodnik z półprzewodnikiem. Rewolucja na horyzoncie?

Jeśli z fizyką albo elektryką w szkole nie było Wam po drodze, to półprzewodnik i nadprzewodnik mogą być dla Was czarną magią. To jednak tym pierwszym zawdzięczamy dziś całą masę technologii, podczas gdy te drugie zapewniają niewypowiedzianą obietnicę na elektroniczną rewolucję. Co jednak uzyskano, kiedy połączono nadprzewodnik z półprzewodnikiem w pierwszym tego typu osiągnięciu w historii?

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.

chip w skali 5 nm
Tranzystory

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.

Chcesz być na bieżąco z CHIP? Obserwuj nas w Google News