Tutkijat virittävät topologisia suprajohteita12.02.2026
Nyt Chicagon yliopiston Pritzker School of Molecular Engineeringin (UChicago PME) ja Länsi-Virginian yliopiston tutkijat ovat löytäneet tavan virittää näitä materiaaleja haluttuun olemassaoloon yksinkertaisesti muuttamalla kemiallista reseptiä, mikä johtaa muutokseen monielektronisissa vuorovaikutuksissa. Tiimi sääti kahden ultraohuissa kalvoissa kasvatettavan alkuaineen – telluurin ja seleenin – välistä suhdetta. Näin he havaitsivat voivansa vaihtaa materiaalia eri kvanttifaasien välillä, mukaan lukien erittäin toivotun tilan, jota kutsutaan topologiseksi suprajohteeksi. Nature Communications -lehdessä julkaistut löydökset paljastavat, että telluurin ja seleenin suhteen muuttuessa myös materiaalin eri elektronien väliset korrelaatiot muuttuvat. Tämä voi toimia herkkänä säätönuppina eksoottisten kvanttifaasien suunnittelussa. ”Työ avaa uuden suunnan kvanttimateriaalien tutkimukselle”, sanoo molekyylitekniikan apulaisprofessori Shuolong Yang. ”Olemme kehittäneet tehokkaan työkalun sellaisten materiaalien suunnitteluun, joita seuraavan sukupolven kvanttitietokoneet tarvitsevat.” Rautatelluridiselenidi on suhteellisen äskettäin löydetty materiaali, jonka tiedetään omaavan sekä suprajohtavuutta että eksoottisia topologisia ominaisuuksia. ”Tämä on ainutlaatuinen materiaali, koska se yhdistää kaikki ne olennaiset ainesosat, joita topologisen suprajohtavuuden alustalta voisi toivoa: itse suprajohtavuuden, vahvan spin-kiertorata-kytkennän ja selkeät elektroniset korrelaatiot”, sanoo Subhasish Mandal, fysiikan apulaisprofessori Länsi-Virginian yliopistossa. Kun telluuripitoisuus nousi yli 70 prosentin, tutkimusryhmä havaitsi ensimmäisen siirtymän: materiaali muuttui topologisesti triviaalista ei-triviaaliseksi, kehittäen suojattuja pintatiloja, jotka tekevät siitä hyödyllisen kvanttilaskennassa. Tämä siirtymä oli ennustettu teoriassa ja havaittu massakiteissä. Mutta puhtaan rautatelluridin lähellä tapahtui jotain odottamatonta. Topologinen pintatila katosi ja materiaali palasi topologisesti triviaaliin faasiin. Christopher Jacobs, Mandalin WVU:n fysiikan ja tähtitieteen laitoksella, kääntyi edistyneiden laskennallisten menetelmien puoleen selittääkseen siirtymää. Ne paljastivat, että elektronien korreloitu liike materiaalissa muuttui telluuripitoisuuksien kasvaessa, ja nämä elektronikorrelaatiot ohjasivat kvantti- ja topologisia tiloja. Havainto korostaa sitä tosiasiaa, että kvanttimateriaalit eivät ole kiinteitä kappaleita; niitä voidaan aktiivisesti virittää hienovaraisilla sisäisillä vuorovaikutuksilla, hän lisää yliopistonsa tiedotteessa. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Virheettömien kvanttitietokoneiden rakentaminen vaatii materiaaleja, joilla on eksoottisia ominaisuuksia, kuten topologisia suprajohteita, joita on uskomattoman vaikea tuottaa.