Nikkelioksidistako suprajohde?

05.09.2019

DOE-SLAC-suprajohde-nikkelista-300-t.jpgKuva esittää keskeistä ideaa uudentyyppisen suprajohtavan materiaalin luomisessa: Samoin kuin lohkojen vetämisestä tornista Jenga-pelissä, tutkijat käyttivät kemiaa happea sisältävien kerrosten poistamiseen. Tämä väänsi materiaalin uuteen atomirakenteeseen - nikkelaatiksi - joka toimii suprajohtavasti.

SLAC National Accelerator Laboratoryn ja Stanfordin yliopiston tutkijat ovat valmistaneet ensimmäisen nikkelioksidimateriaalin, jolla on selvät merkit suprajohtavuudesta.

Tämä nikkelaattina tunnettu materiaali on ensimmäinen potentiaalisessa uudessa epätavanomaisten suprajohteiden ryhmässä, joka on hyvin samanlainen kuin kuparioksidit, joiden löytö 1986 herätti toiveita siitä, että suprajohteet voisivat joskus toimia lähellä huonelämpötilaa.

Uusi materiaali näyttää olevan myös erilainen kuin kupraatit perustavanlaatuisilla tavoilla. Esimerkiksi siihen ei välttämättä liity magnetismi samalla tavalla kuin kaikilla suprajohtavilla kupraateilla ja tämä voisi kumota johtavat teoriat näiden epätavanomaisten suprajohteiden toiminnasta.

Siitä lähtien, kun kupraatit löydettiin, tutkijat ovat kehitelleet samanlaisia oksidimateriaaleja nikkeliin perustuen, joka on heti kuparin vieressä alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Mutta sellaisten nikkelaattien valmistaminen, joiden atomirakenne on omiaan suprajohtavuuteen, on osoittautunut yllättävän vaikeaksi.

Tavoiteltu nikkelaatti ei ole vakaa erittäin korkeissa lämpötiloissa, noin 600 asteessa - missä nämä materiaalit yleensä kasvatetaan. Joten tutkijoiden täytyi aloittaa jollakin, jota voi kasvattaa vakaasti korkeissa lämpötiloissa ja muuttaa sen jälkeen alemmissa lämpötiloissa haluttuun muotoon.

Tutkijat aloittivat perovskiitillä, joka sisälsi neodyymiä, nikkeliä ja happea. Sitten siihen seostettiin strontiumia, prosessilla joka, saa enemmän materiaaliin elektroneja kulkemaan vapaasti. Tämä varasti elektroneja nikkeliatomeilta, jättäen tyhjiä aukkoja. Materiaali oli nyt epävakaa, joten seuraava vaihe - kasvattaa sitä ohut kalvo pinnalle - oli todella haastava; Kesti puoli vuotta saada se toimimaan.

Kun se oli tehty, kokeita johtanut Danfeng Li leikkasi kalvon pieniksi paloiksi, kääri löysästi alumiinifolioon ja sulki koeputkeen yhdessä kemikaalin kanssa, joka siististi poisti kerroksen sen happiatomeista - aivan kuten poistamalla lohkon pois huojuvasta Jenga-lohkojen tornista. Tämä käänsi kalvon aivan uudeksi atomirakenteeksi - strontium-seostetuksi nikkelaatiksi.

"Jokainen näistä vaiheista oli osoitettu jo aiemmin," Li kertoo, "mutta ei tässä yhdistelmässä." Testaukset paljastaisivat, että nikkelaatti oli todellakin suprajohtava lämpötilavälillä 9-15 kelviniä.

Kyseessä on ensimmäiset peruskokeet ja jatkossa tutkijoilla on vielä paljon selvitettävää muun muassa voivatko muut nikkelaatit tulla suprajohtaviksi. Edelleen on selvitettävä materiaalin magneettista rakennetta ja sen suhdetta suprajohtavuuteen.

Aiheesta aiemmin:

Kahdenlaisia varauksenkantajia suprajohteissa

Uusia ulottuvuuksia suprajohteille

Mikä kuljettaa suprajohteiden virtaa?

13.09.2019Tehokkaampaa sähköpolttoaineiden tuotantoa
12.09.2019Ensimmäinen monimutkainen kvanttiteleportaatio
11.09.2019Energian talteenottoa piipiiriltä
10.09.2019Uudenlainen pinnoite litium-metalli akuille
09.09.2019Uusi eristetekniikka pienemmille siruille
06.09.2019Hiilinanoputkia ja grafeenia
05.09.2019Nikkelioksidistako suprajohde?
04.09.2019Metamateriaaleja ja magnoniikkaa
03.09.2019Gallium-oksidi tehotransistoreita ennätysarvoilla
02.09.2019Muutos magneetissa itsessään
30.08.2019Transistori pellavalangasta
29.08.2019Robotti ottaa ajotarkkuuden hallintaansa
28.08.2019Enemmän irti MEMS-tekniikasta
27.08.2019Ensimmäinen havainto eksitonisesta eristeestä
26.08.2019Opto-elektroninen siru jäljittelee hermosoluja
23.08.2019Valoa vangiten ja suunnaten
22.08.2019Navigoi ja paikallista kuin pöllö
21.08.2019Uusia puolijohteita tehoelektroniikkaan
20.08.2019Biohajoavia mikroresonaattoreita
19.08.2019Uutta tekniikkaa aurinkosähkölle
16.08.2019E-tekstiilejä ja metamateriaaleja
15.08.2019Valoa nanopiireille
14.08.2019Tehokkaampia kvanttiantureita
13.08.2019Tsunami mikropiirillä
12.08.2019Tekniikkaa kuudennen sukupolven verkoille
09.08.2019Kvanttimikrofonista kvanttitietokoneeseen
08.08.2019Paksummat OLEDit parantavat näyttötekniikkaa
07.08.2019Älylasi, joka ei tarvitse sähköä
06.08.2019Sähköä ruosteen avulla
05.08.2019Erittäin ohuita transistoreita
01.08.2019Spinvirta välittää käyttövoimaa
26.07.2019Dramaattista lisäystä aurinkokennoihin
19.07.2019Luminenssilamput kehittyvät
12.07.2019Atomista audiotallennusta
04.07.2019Valosähköisiä nanoputkia
03.07.2019Informaation teleporttausta timantissa
02.07.2019Orgaanisia katodeja tehokkaille akuille
28.06.2019Spintroniikkaa ja muistitekniikkaa
27.06.2019Edistysaskeleita kvanttitietotekniikalle
26.06.2019Oksidimateriaalit kaupallistuvat
25.06.2019Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön
24.06.2019Ionitekniikkaa kondensaattoreihin
20.06.2019Tehokkaampia tehopiiritekniikoita
19.06.2019Uutta tekniikkaa 2D-materiaalin venytyksellä
18.06.2019Bioparisto IoDT-sovelluksille
17.06.2019Uusia ovia nanofotoniikan maailmaan
14.06.2019Biologian avulla sähkö varastoon ja hiili kiertoon
13.06.2019Orgaaniset laserdiodit unelmasta todellisuuteen
12.06.2019Uusia ominaisuuksia elektroniikalle
11.06.2019Uusi laite pakkaa enemmän valokuituun
10.06.2019Tutkijat yrittävät luoda ihmisen kaltaista koneajattelua
07.06.2019Vaihtoehtoja elektroniikan vauhdittamiseen
06.06.2019Hiiliseostus muuttaa puolijohtavaa 2D-materiaalia
05.06.2019Hämähäkin aisteja autonomisille koneille
04.06.2019Elektronin geometria määritelty
03.06.2019Fyysikot löytäneet uudenlaisia spin-aaltoja
30.05.2019Pesunkestävää kangaselektroniikkaa
29.05.2019Uusia ratkaisuja kaoottisille värähtelypiireille
27.05.2019Magneettista oppimista tietojenkäsittelyyn
24.05.2019Auttaa robotteja muistamaan
23.05.2019Ultrapuhdas valmistustapa 2D-transistoreille
22.05.2019Erittäin nopeita magneettisia muisteja
21.05.2019Happea akkujen kehitykseen
20.05.2019Neulanreiät hologrammeja tuottamaan
17.05.2019Lasketaan nopeammin kvasihiukkasilla
16.05.2019Kondensaattoreita tulostamalla
15.05.2019Kvanttitietotekniikkaa grafeenin ja piin avulla
14.05.2019Suurtaajuussiirto tehostuu grafeenilla
13.05.2019Aivomaista tietotekniikkaa
11.05.2019Kvanttitason mittauksia
09.05.2019Tehokkaampia muistimateriaaleja
08.05.2019Lämpösähköä spinien tasolta
07.05.2019Suurin ja nopein optinen kytkinpiiri
06.05.2019Tehokkaita lämpöjohteita nanoelektroniikalle
03.05.2019Monenlaista ledien värien hallintaa
02.05.2019Staattinen negatiivinen kondensaattori
30.04.2019Kompaktia pitkäaaltoista viestintää
29.04.2019Nanoklustereista puolijohteita
26.04.2019Uudenlainen spintransistori
25.04.2019Aurinkoa seuraten
24.04.2019Kvanttimateriaali aivojen kaveriksi
23.04.2019Uusia rakenteita Litium-ioni akuille
18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainostilan esittely
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta
05.04.2019Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella
03.04.2019Topologiaa valoaalloille
02.04.2019Kolme mittausta yhdellä selluanturilla
01.04.2019Monipuolisia orgaanisia transistoreita
29.03.2019Kvanttisimulointia valolla
28.03.2019Sähköä syöviä mikrobeja
27.03.2019Proteiini tarjoaa vaihtoehtoja ionijohteille
26.03.2019Metamateriaali ratkoo yhtälöitä
25.03.2019Molekyylimoottorit toimivat yhdessä

Näytä lisää »