Aktuality

Vedci z Ústavu experimentálnej fyziky SAV, v. v. i., v Košiciach dosiahli významný pokrok vo výskume supravodivých materiálov. Dokázali, že fyzikálne javy typické pre extrémne tenké dvojrozmerné vrstvy možno zachovať aj v klasických trojrozmerných kryštáloch. Tento objav môže v budúcnosti prispieť k vývoju nových kvantových technológií a pokročilých elektronických zariadení. Výsledky výskumu košického vedeckého tímu publikoval časopis Physical Review Letters.

Dvojrozmerné materiály umožňujú pozorovať kvantové javy, ktoré sa v bežných trojrozmerných látkach nevyskytujú. Medzi ne patria aj prechodové kovové dichalkogenidy, ktoré v extrémne tenkej vrstve vykazujú tzv. Isingovu supravodivosť – stav odolný voči veľmi silným magnetickým poliam. Táto vlastnosť je mimoriadne zaujímavá z hľadiska budúcich aplikácií, napríklad v oblasti kvantových počítačov.

Nevýhodou dvojrozmerných štruktúr je však ich nestabilita a náročné praktické využitie. „Trojrozmerné kryštály sú naopak robustné a ľahšie spracovateľné. Preto sme sa snažili nájsť spôsob, ako preniesť výnimočné vlastnosti 2D materiálov do ich 3D podoby,“ približuje prof. Peter Samuely z Ústavu experimentálnej fyziky SAV, v. v. i.

Vedecký tím ÚEF SAV ukázal, že to možno dosiahnuť bez zložitej chemickej úpravy, len jemnou zmenou vnútorného usporiadania kryštálu. S špeciálnym polytypom NbSe₂ s narušenou symetriou sa vedcom podarilo zachovať Isingovu supravodivosť aj v objemovom materiáli.

Pomocou meraní tepelnej kapacity výskum dokázal, že supravodivosť v tomto kryštáli pretrváva aj pri magnetických poliach takmer trikrát silnejších, než predpokladá klasická teória. Výpočty elektronickej štruktúry následne potvrdili, že ide o rovnaký mechanizmus ako v dvojrozmerných vrstvách.

Výhody objavu

• zjednodušuje návrh materiálov,
• eliminuje chemickú komplexnosť interkalácie,
• poskytuje robustnú a škálovateľnú platformu,
• približuje využitie Isingovej supravodivosti v realistických zariadeniach.

„Výsledky ukazujú, že elektronické vlastnosti materiálov možno cielene meniť už samotným usporiadaním atómových vrstiev – bez potreby komplikovaných chemických zásahov. Výskum tak otvára novú cestu k preneseniu fascinujúcich javov 2D fyziky do stabilných 3D materiálov,“ uzatvára prof. Peter Samuely z Ústavu experimentálnej fyziky SAV, v. v. i.

Spracovala: Andrea Nozdrovická

Foto: canva.com

Zdroj  a graf: Ústav experimentálnej fyziky SAV, v. v. i.