Новости химической науки > «Бутерброд» из двух материалов обладает сверхпроводимостью

Исследователи из Японии получили «сверхпроводящий бутерброд» из двух материалов, которые по отдельности не проявляют свойств сверхпроводников. Методика получения нового сверхпроводника может оказаться полезной для создания электронных схем с чрезвычайно низким потреблением энергии.

Исследовательская группа Масаси Кавасаки (Masashi Kawasaki) из Университета Тогоку создали транзистор, осаждая электроды на поверхности смешанного оксида калия-тантала (KTaO₃). Полученный транзистор обработали ионной жидкостью, катионами которой был диэтиловый эфир малеиновой кислоты (DEME), а анионом – тетрафторборат. Ранее было продемонстрировано, что в местах контакта ионной жидкости с KTaO₃ образуется двухслойная система, зазор между слоями составляет 2 нм, а при приложении к любому из слоем напряжения на другом слое начинает накапливаться заряд благодаря электростатическим явлениям, таким образом двухслойная система работает как конденсатор.

Раздел фаз KTaO₃/ионная жидкость становится сверхпроводящим при температуре около абсолютного нуля. (Рисунок из Nature Nanotech., 2011, DOI:10.1038/nnano.2011.78)

Исследователи постепенно понижали температуру системы и измеряли проводимость границы раздела фазы KTaO₃/ионная жидкость. Кавасаки отмечает, что первоначально раздел представляет собой изолятор, потом начинает проявлять свойства полупроводника, достигает металлической проводимости и превращается в сверхпроводник при температуре, приближающейся к абсолютному нулю – при 0.005K. Хотя температура замерзания ионной жидкости около 200K, явление сверхпроводимости сохраняется и на разделе KTaO₃/твердая ионная.

Исследователи предполагают, что в ходе зарядового цикла электроны перемещаются с электродов на одну из сторон раздела, при понижении температуры эти электроны могут свободно перемещаться до такой степени, что при определенной температуре реализуется сверхпроводящее состояние.

Кавасаки подчеркивает, что результаты его исследования не заключаются в том факте, что в списке сверхпроводников появится еще один пункт. Японский исследователь уверен, что в его группе разработан принципиально новый способ разработки новых сверхпроводников, который не заключается ни в простом химическом, ни в простом электростатическом легировании материала.

В настоящее время исследователи пытаются разработать способы заставить сверхпроводимость раздела фазы KTaO₃/ионная жидкость проявляться при более высокой температуре. Кавасаки подчеркивает, что, поскольку выбор материалов, которые могут быть подвергнуты электростатическому легированию широк, исследователи из Университета Тогоку с толикой оптимизма предполагают, что на основании предложенного метода им удастся разработать системы, проявляющие сверхпроводимость при комнатной температуре.

Источник: Nature Nanotech., 2011, DOI:10.1038/nnano.2011.78

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #физическая химия, #химическая технология