Un laser poate „desena” superconductivitate la scară nanometrică
Cercetători de la ICMAB-CSIC, Politecnico di Milano și Université de Liège au adaptat o tehnică de scriere directă cu laser care le permite să „deseneze” proprietăți superconductoare într-un material. Rezultatul oferă o modalitate nouă de a programa local comportamentul unui superconductor, reglându-l de la o stare complet superconductoare la una izolatoare cu o precizie remarcabilă.
Superconductorii de înaltă temperatură sunt materiale care pot conduce electricitatea fără rezistență la temperaturi mai ridicate decât superconductorii convenționali. Deoarece pot funcționa la temperaturi realizabile cu ajutorul răcirii ieftine cu azot lichid, sunt considerați candidați promițători pentru aplicații viitoare precum tehnologiile cuantice, electronica superconductoare sau dispozitivele de memorie de generație următoare.
Cu toate acestea, modelarea superconductorilor de înaltă temperatură este deosebit de dificilă la scări foarte mici, deoarece natura lor ceramică îi face sensibili la metodele convenționale de microfabricare și nanofabricare. Nivelul de oxigen al materialului este esențial pentru determinarea comportamentului său: dacă este superconductoare sau izolator.
„Să ai o probă omogenă, bine oxigenată, este ușor. La fel este și să o ai uniform dezoxigenată”, explică Anna Palau, unul dintre autorii corespondenți ai studiului. „Partea dificilă este să obții modele mici cu diferite niveluri de oxigenare în cadrul aceleiași pelicule.”
Un laser care „desenează” ca un pix
Pentru a depăși această limitare, cercetătorii au folosit un laser focalizat pentru a modifica local materialul, controlând nivelurile de oxigen punct cu punct, cu mare precizie. Variind puterea laserului și timpul de expunere, aceștia au reușit să creeze regiuni cu proprietăți diferite, permițând modelarea materialului asemenea desenării cu un pix pe hârtie.
Modelul rezultat poate conține regiuni izolatoare alături de regiuni superconductoare, precum și gradienți intermediari. „Această abordare deschide noi posibilități pentru proiectarea dispozitivelor superconductoare cu proprietăți adaptate. Capacitatea de a regla local comportamentul superconductoare ar putea fi exploatată în dispozitive precum rezonatoare, elemente de memorie și componente pentru tehnologiile cuantice și ar putea contribui la tehnologii de informare și comunicații mai eficiente energetic”, explică Edoardo Albisetti și Daniela Petti, autorii corespondenți ai studiului alături de Palau.
Studiul a fost publicat în revista Advanced Functional Materials.
