Новость

00:00
Новости науки
Новости науки
•...
Новости
02:21, 19 Окт

Квантовая магистраль высотой всего в один атом может преобразовать сверхпроводники

Ученые из Японии показали, что атомарные ступени направляют квантовые вихри в ультратонком сверхпроводнике и позволяют управлять их движением с помощью температуры и магнитного поля

A quantum highway just one atom high could transform superconductors | ScienceDaily
sciencedaily.com
sciencedaily.com

Короткое резюме

Ученые в Японии обнаружили, что ступени высотой всего в один атом могут действовать как микроскопические рельсы для квантовых вихрей внутри ультратонкого сверхпроводника. При определенных условиях вихри перемещались вдоль таких ступеней более чем в 1000 раз легче, чем поперек них, а сам эффект можно было регулировать изменением температуры или магнитного поля.

Сверхпроводники способны проводить электричество без сопротивления ниже критической температуры, однако проникающие в них магнитные поля образуют квантовые вихри, движение которых может создавать сопротивление и ухудшать работу устройств. Управлять вихрями в очень тонких двумерных сверхпроводниках было особенно сложно. Команда Такаси Утихаси из MANA, входящего в японский NIMS, изучила ультратонкий сверхпроводник с регулярными атомарными ступенями, подтвердила их структуру с помощью сканирующей туннельной микроскопии и наблюдала вихри вдоль ступеней; результаты опубликованы в Physical Review B. При промежуточных магнитных полях была выявлена сильная направленная разница в подвижности вихрей, а в диапазоне примерно 0,10–0,20 Т наблюдался одномерный поток вихрей без пиннинга; при самых низких температурах движение определялось квантовым туннелированием.

Открытие показывает, что даже особенность поверхности высотой в один атом может сильно влиять на квантовое движение. Хотя практические применения потребуют дальнейшей разработки, такой атомарно-масштабный подход в перспективе может помочь управлять движением вихрей и тепловыми потоками в будущих сверхпроводящих технологиях, способствуя созданию более эффективных устройств с меньшим энергопотреблением.

Ключевые выводы
Атомарные ступени действуют как рельсы для квантовых вихрей

Ступени высотой в один атом в ультратонком сверхпроводнике задают предпочтительные пути движения вихрей

Движение вихрей сильно анизотропно

При промежуточных магнитных полях вихри перемещаются вдоль ступеней более чем в 1000 раз легче, чем поперек

Эффектом можно управлять внешними параметрами

Температура и магнитное поле регулируют направляющее действие; в диапазоне примерно 0,10–0,20 Т наблюдался одномерный поток вихрей без пиннинга, а при низких температурах — квантовое туннелирование

Открытие может приблизить энергоэффективную сверхпроводящую электронику

Подход может помочь управлять движением вихрей и тепловыми потоками в будущих сверхпроводящих устройствах с меньшим энергопотреблением

Текст сгенерирован с использованием ИИ

сверхпроводимость, магнитное поле, квантовые вихри, атомарные ступени, квантовое туннелирование, сверхпроводящая электроника
1

Рекомендации по теме

Комментарии

Логотип "Голос Науки"
Главная
Поддержать проект
Разделы
Быстрый доступ
  • Интервью автора
  • Видеоаннотации
Спонсор
* не является рекламой
Презентация
Информация

    тел.: 8 (800) 350 17-24email: office@golos-nauki.ru
    Регистрация
    Новости наукиЛента новостей
    Другие новости