28/10/2014 - INA- und ICMA-Forscher entwickeln neue supraleitende Materialien

Menéame

Aragoner Forscher der Aragoner Universitätsinstituten für Nanowissenschaften (INA) und Aragón-Materialwissenschaft (ICMA, CSIC-UZ) neues supraleitendes Material, mit außergewöhnlichen Eigenschaften für die Verwendung in neuen Technologien wie Quantenrechnern.

Das wissenschaftliche Magazin Nature Physics veröffentlicht Diese Entwicklung in Zusammenarbeit mit Physiker der Autonomen Universität Madrid.

Dieses Material wurde in den Anlagen der Labor für fortgeschrittene Mikroskopie (LMA), eine Singular-Wissenschafts-Technik-Einrichtung von großer strategischer Bedeutung für die Entwicklung der Forschung im Bereich der internationalen Exzellenz, die am Universitätsinstitut für Nanowissenschaften in Aragon an der Universität von Zaragoza angesiedelt ist.

Material für den Super-Fahrer

Das Phänomen der Superleitfähigkeit ist das Paradigma der Menschheit, um den elektrischen Transport zu optimieren, Energie zu speichern und Quantenrechner durchzuführen. Ein supraleitendes Material hat keinen elektrischen Widerstand gegen den Durchgang des elektrischen Stroms. "Wenn alle auf Kupferkabeln beruhenden Stromnetze durch Supraleiterkabel ersetzt werden könnten mehr als 10% Energie sparen, da Kupfer einen Widerstand gegen die Strömung aufweist und Energie ablöst, die in Form von Wärme verloren geht," betont er. Richard Ibarra, Direktor der INA und einer der vier Autoren dieser Untersuchung.

Zusätzlich zu dieser wichtigen Eigenschaft lässt ein supraleitendes Material das Magnetfeld nicht durchdringen, und wenn eine Schraube auf einen Supraleiter gelegt wird, schwebt diese Schraube über dem Supraleiter. Dieses "magnetische Levitation" wird angewendet, um Reibung zu vermeiden und hohe Geschwindigkeiten zu erreichen, wie es bei dem magnetischen Levitationszug der Fall ist. Die Schwierigkeit bei der Anwendung dieser Materialien liegt darin, daß diese Eigenschaft bei Temperaturen von 270 °C unter Null, d. h. ungefähr die absolute Null, wobei mit flüssigem Helium gekühlt werden muss.

Bei einigen Supraleitern (so genannte Typ II) kann das Magnetfeld in bestimmte Regionen eindringen, indem es Kanäle bildet, die als"Umdrehungen" Diese Wirbel bilden unter bestimmten Bedingungen geordnete sechseckige Netze. Die Kontrolle des Ordnungsgrades dieser Wirbelnetze in Supraleitermaterialien war seit ihrer Entdeckung eine wissenschaftliche Herausforderung und ist ein sehr geeignetes Szenario für die Überprüfung physischer Gesetze, die vor Jahren vorhergesagt, aber bisher nicht beobachtet wurden.

Ein Relief mit Reihen von Nanogröße

Die Oberfläche dieses neuen supraleitenden Materials ist mit einer Verkettung von Reihen von nanometrischer Größe versehen. Dieses Material wurde mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahlmikroskops hergestellt, das es ermöglicht, das supraleitende Material aus einem metallhaltigen Gasvorläufer, der Wolfram enthält, zu lagern.

Diese Physiker haben es geschafft, den Ordnungsgrad des Wirbelnetzwerks durch dieses auf einem Nanometer geschnitzte Relief zu kontrollieren. Diese Art von Unordnung schränkt die Funktionalität einiger Geräte ein und ihre Steuerung ist für den Fortschritt im Bereich Quantencomputer von entscheidender Bedeutung.

Insbesondere die Arbeit, die er leistet Nature Physics betont, dass das Netz der Wirbelstürme, wenn die Ursache der Unordnung ein Muster (in diesem Fall nach Linien) darstellt, schwieriger als im Vergleich zu der Situation, in der die Unordnung zufällig ist, verunsichert wird. Dieses Ergebnis öffnet die Türen, um die Eigenschaften der Materialien zu verbessern, indem es die Art und Weise kontrolliert, in der ihre unvermeidliche Unordnung zur Verfügung steht.

Ref.

Veröffentlichung:N"Enhancement of long range correlations in a 2D vortex latice by incommensurate 1D disorder potential"

I. Guillamón, R. Córdoba, J. Sesé, J.M. De Teresa, M.R. Ibarra, S. Vieira and H. Suderow, Nature Physics, DOI:10.1038/nphys3132, 26 de octubre de 2014.

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