Naukowcy pierwszy raz w historii połączyli nadprzewodnik i półprzewodnik

Każdy z tych materiałów ma nietypowe i fascynujące właściwości, więc połączenie ich poprzez delikatny proces produkcyjny otwiera przed nami zupełnie nowe zastosowania w fizyce, zarówno klasycznej, jak i kwantowej. Półprzewodniki są kluczem do urządzeń powszechnie obecnych w naszych życiach, od smartfonów po telewizory, a wszystko dlatego, że ich konduktywność może być zmieniana w szerokim zakresie. Jeśli zaś chodzi o nadprzewodniki, to te przy pewnej temperaturze (najczęściej ekstremalnie niskiej) są w stanie przesyłać ładunek elektryczny z perfekcyjną wydajnością i bez jakichkolwiek strat. Naukowcy mają więc nadzieję na nowy fizyczne zjawiska po połączeniu ich możliwości: 

- W nadprzewodniku elektrony układają się w pary, jak partnerzy w tańcu, z dziwnymi i jednocześnie niesamowitymi konsekwencjami, jak bezoporowy przepływ energii elektrycznej. W półprzewodniku elektrony wykonują zaś zupełnie inny taniec, solówkę, która zawiera ich magnetyczne momenty. Chcielibyśmy więc sprawdzić, na jakie nowe i egzotyczne tańce zdecydują się elektrony po połączeniu materiałów - tłumaczą autorzy badań. Co warto podkreślić, ultracienkie półprzewodniki jak ten zastosowany w badaniu są obecnie gorącym tematem wielu badań, bo mogą być układane jeden na drugim, formując zupełnie nowe materiały syntetyczne znane jako heterostruktury van der Waalsa. Mają one wiele potencjalnych innowacyjnych zastosowań, jak choćby możliwość kontroli magnetyzmu elektronów za pomocą pola elektrycznego. 

Należy jednak zaznaczyć, że wiele tych możliwości jest czysto teoretycznych, bo naukowcy do tej pory nie wiedzą, jakie efekty otrzymają i jakie urządzenia będą w stanie stworzyć na ich podstawie. Dlatego też tak ważny jest dla nich sukces w najnowszym badaniu, w których zespół zdobył dowód silnego zjawiska zbliżenia pomiędzy warstwą półprzewodnika i nadprzewodnikiem, kiedy materiały zostały schłodzone do poziomu zera absolutnego.

Szczególnie że uzyskanie połączenia półprzewodnik-nadprzewodnik nie jest tak łatwe, jak można byłoby się spodziewać i wymaga od badaczy procesu produkcyjnego wykonywanego pod mikroskopem optycznym - udało się tego dokonać po raz pierwszy i dopiero teraz naukowcy mogą zacząć sprawdzać, czy ich teorie znajdą odzwierciedlenie w praktyce. Mają jednak nadzieję, że nowa technologia sprawdzi się również w przypadku eksperymentów z innymi przewodnikami: - Nasze pomiary pokazują, że ta hybrydowa monowarstwa jest w gruncie rzeczy możliwa - być może nawet z innymi, bardziej egzotycznymi materiałami kontaktowymi, które wytyczą drogą do kolejnych odkryć - podsumowuje autor badań, fizyk Andreas Baumgartner z Uniwersytetu w Bazylei.

Źródło: GeekWeek.pl/sciencealert