Lovisa Håkansson, Chalmers Texnologiya Universiteti

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Bu konseptual görüntü, tədqiqatçıların substrat üzərində (alt hissədə MgO) saç qalınlığının milyonda birindən kiçik olan kiçik təpələr və vadilərin heykəltəraşlıq naxışının ifrat keçirici materialdakı (yuxarıda YBCO) atomların necə çökdüyünü necə istiqamətləndirdiyini göstərir. İki təbəqə arasındakı sərhəddə elektron mənzərə, hətta yüksək maqnit sahələri tətbiq edildikdə belə, ifrat keçiriciliyin əvvəllər mümkün olduğundan daha yüksək temperaturda baş verməsinə imkan verir. Müəllif: Çalmers Texnologiya Universiteti / Rikkardo Arpaia

Superkeçirici materiallar gələcəyin enerjiyə qənaət edən tətbiqlərində mühüm rol oynaya bilər. Bununla belə, onların praktik istifadəsinə hələ də bir sıra texniki çətinliklər mane olur. Hazırda İsveçdəki Çalmers Texnologiya Universitetinin tədqiqatçıları bu sahədəki əsas maneəni aradan qaldıran yeni bir material dizaynı hazırlayıblar: superkeçiriciliyin daha yüksək temperaturda işləməsini təmin etməklə yanaşı, güclü maqnit sahələrinə də davam gətirməsi. Bu irəliləyiş daha enerjiyə qənaət edən elektronika və kvant texnologiyaları üçün yol aça bilər.

Rəqəmsal cihazlar, məlumat mərkəzləri və informasiya-kommunikasiya texnologiyaları (İKT) şəbəkələri hazırda qlobal elektrik istehlakının təxminən 6%-dən 12%-ə qədərini təşkil edir. Daha çox enerjiyə qənaət edən elektronikaya böyük və artan ehtiyac var və məhz burada ifrat keçirici materiallar perspektivli bir həll yolu kimi ortaya çıxmışdır. İstilik kimi enerji itirən ənənəvi elektronikadan fərqli olaraq, ifrat keçiricilər elektrik enerjisini sıfır enerji itkisi ilə keçirə bilər. Beləliklə, ifrat keçiricilər elektrik şəbəkələrini, elektronikanı və kvant texnologiyalarını yüzlərlə dəfə daha səmərəli etmək potensialına malikdir.

Lakin, real həyatda tətbiqlərə gedən yol hələ də bir neçə əsas çətinlik ilə bağlıdır. Əsas maneələrdən biri də ifratkeçirici vəziyyətlərin çox vaxt -200°C-yə qədər olduqca aşağı temperatur tələb etməsidir. Belə temperaturlara qədər soyutma mürəkkəb və enerji tələb edən bir prosesdir. Digər əsas çətinlik isə ifratkeçiriciliyin güclü maqnit sahələri tərəfindən zəiflədilə və ya məhv edilə bilməsidir. Bu, kritik bir məhdudiyyətdir, çünki maqnit sahələri tez-tez qabaqcıl elektron cihazlarda mövcuddur və bir çox kvant texnologiyaları üçün vacibdir.

Superkeçirici texnologiyanın laboratoriyadan kənara çıxaraq praktik istifadəyə keçməsi üçün, güclü maqnit sahələri altında möhkəm qalarkən, daha yüksək temperaturda – ideal olaraq otaq temperaturuna yaxın – superkeçiriciliyi qoruya bilən materiallara ehtiyac var.

Yeni yanaşma vasitəsilə möhkəm superkeçiricilik

Bu cür möhkəm ifrat keçiricilərin axtarışında sahədəki tədqiqatçılar geniş çeşidli materialların kimyəvi tərkibini dəyişdirməyə çalışdılar, lakin uğurları məhdud idi. İndi isə Çalmersdəki tədqiqatçılar fərqli bir yol sınadılar və irəliyə doğru mühüm bir addım atdılar.

Çalmers Texnologiya Universitetinin Kvant Cihazları Fizikası professoru və Nature Communications jurnalında dərc olunmuş tədqiqatın aparıcı müəllifi Floriana Lombardi izah edir: “Superkeçirici maddənin dayandığı səthi formalaşdırmaqla, əvvəlkindən xeyli yüksək temperaturda superkeçiricilik yarada bildik. Həmçinin, materialın güclü maqnit sahələrinə məruz qaldıqda belə superkeçirici qaldığını aşkar etdik “ .

Çalmers tədqiqatçıları kuprat ailəsinə aid mis-oksid əsaslı materialdan istifadə etdilər. Kupratlar kifayət qədər yüksək temperaturda işləyə bilən tanınmış ifrat keçiricilərdir. Lakin onların kimyəvi quruluşunu istehsaldan sonra tənzimləmək çətindir.

Bu tədqiqatda istifadə edilən ifrat keçirici materialın qalınlığı cəmi bir neçə nanometrdir – saçın qalınlığının milyonda birindən azdır. Praktik elektronika üçün bu cür ultra nazik təbəqələr böyümə üçün lazımi şablonu təmin edən substrat adlanan dəstəkləyici bazaya yerləşdirilməlidir. Bu irəliləyiş Çalmers komandasının substrat səthinə nanoskallı düzəlişlər tətbiq etməsi ilə əldə edildi.

İsveçin RISE Tədqiqat İnstitutlarının tədqiqatçısı Erik Valberq izah edir: “Substratdakı atomlar müəyyən bir şəkildə düzüldüyü üçün, onlar ifrat keçirici təbəqədəki atomların necə çökdüyünü “təyin edə” bilirlər. Substratın səth dizaynını dəyişdirməklə, ifrat keçirici xüsusiyyətlərə təsir göstərə və hətta daha yüksək temperaturda və yüksək maqnit sahələri tətbiq edildikdə belə onların qorunub saxlanılmasını təmin edə bildik”.

Tədqiqatçılar substratı vakuumda və yüksək temperaturda əvvəlcədən emal etdikdə, kiçik silsilələr və vadilərdən ibarət müntəzəm bir səth naxışı əmələ gəldi. Bu naxış substrat və ifrat keçirici material arasındakı səth bölgəsində bir növ elektron mənzərə yaratdı – bu da daha güclü ifrat keçiriciliyə üstünlük verirdi.

Lombardi deyir ki, ” Elektronların xüsusiyyətlərinin bu interfeys bölgəsində necə üstünlük təşkil etdiyini və superkeçirici vəziyyəti sabitləşdirən və gücləndirən şəkildə davrandığını görə bildik “.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Gələcək superkeçiricilər üçün yeni dizayn prinsipi

Bu irəliləyişlə tədqiqatçılar gələcəkdə daha yüksək temperatur funksiyalarına, bəlkə də otaq temperaturuna yaxın ola biləcək superkeçirici materialların hazırlanması üçün yeni bir dizayn prinsipi təqdim edirlər.

Lombardi deyir ki, “Tamamilə yeni materiallar axtarmaq və ya mövcud olanların kimyəvi xüsusiyyətlərini manipulyasiya etmək əvəzinə, indi substratı formalaşdırmaqla superkeçiriciliyin necə artırıla biləcəyini göstəririk”.

Bu nəticələr, enerjiyə qənaət edən elektronikada, yeni nəsil kvant komponentlərində və güclü maqnit sahələri tələb edən texnologiyalarda superkeçiricilərin praktik tətbiqlərinə qapı açır.

Lombardi deyir ki, “Bu, nanoskalada çox kiçik dəyişikliklərin həlledici təsirlərə malik ola biləcəyini və hətta gələcək elektronikada superkeçiriciliyin bütün potensialını ortaya çıxara biləcəyini göstərir”.

Nəşr detalları

Eric Wahlberg və digərləri, Nanofaslı substratlar vasitəsilə ultra nazik YBa2Cu3O7−δ filmlərində superkeçiriciliyin artırılması , _Nature Communications ( _2026 ) . DOI : 10.1038/s41467-025-67500-2

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

Superkeçiricilik2 ölçülü sistemlərSuperkeçiricilərNümunə hazırlanması

Çalmers Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilir