I ricercatori sono riusciti a creare nuovi tipi di superconduttori disponendo gli atomi uno per uno, il che potrebbe portare allo sviluppo di materiali innovativi e a progressi nell’informatica quantistica. Lo studio indica un approccio promettente per superare i limiti dei materiali presenti in natura, aprendo la strada a nuovi stati della materia nelle future tecnologie elettroniche e informatiche.
L’elettronica del futuro dipende dalla scoperta di materiali unici. Tuttavia, a volte la topologia degli atomi presenti in natura rende difficile la creazione di nuovi effetti fisici. Per risolvere questo problema, gli scienziati dell’Università di Zurigo sono riusciti a progettare un superconduttore mais Allo stesso tempo, creando nuovi stati della materia.
Come sarà il computer del futuro? Come funzionerà? La ricerca di risposte a queste domande è uno dei principali motori della ricerca in fisica di base. Gli scenari possibili sono molti e spaziano dall’ulteriore sviluppo dell’elettronica classica al calcolo neurale e ai computer quantistici.
L’elemento comune a tutti questi approcci è che si basano su nuovi effetti fisici, alcuni dei quali finora erano stati previsti solo teoricamente. I ricercatori stanno compiendo grandi sforzi e utilizzando apparecchiature all’avanguardia nella ricerca di nuovi materiali quantistici che consentirebbero loro di creare tali effetti. Ma cosa succede se non esistono materiali naturali adatti?
Un nuovo approccio alla superconduttività
In un recente studio pubblicato su Fisica della natura, Il gruppo di ricerca del professor Titus Neubert dell’Università ZH, che lavora a stretto contatto con i fisici dell’Istituto Max Planck per la fisica delle strutture fini di Halle (Germania), ha fornito una possibile soluzione. I ricercatori hanno prodotto da soli i materiali necessari, un atomo alla volta.
Si stanno concentrando su nuovi tipi di superconduttori, particolarmente interessanti perché non offrono resistenza elettrica alle basse temperature. A volte definiti “magneti binari perfetti”, i superconduttori vengono utilizzati in molti computer quantistici a causa delle loro insolite interazioni con i campi magnetici. I fisici teorici hanno trascorso anni a ricercare e prevedere diversi stati superconduttori. “Tuttavia, finora solo pochi di essi sono stati dimostrati in modo definitivo nei materiali”, afferma il professor Neubert.
Due nuovi tipi di superconduttività
Nella loro entusiasmante collaborazione, i ricercatori della ZH University hanno previsto teoricamente come sarebbero stati disposti gli atomi per creare una nuova fase superconduttrice, e il team in Germania ha poi condotto esperimenti per implementare la topologia pertinente. Utilizzando un microscopio a effetto tunnel, hanno spostato gli atomi e li hanno posizionati nel posto giusto con precisione atomica.
Lo stesso metodo è stato utilizzato anche per misurare le proprietà magnetiche e superconduttrici del sistema. Depositando atomi di cromo sulla superficie del niobio superconduttore, i ricercatori sono riusciti a creare due nuovi tipi di superconduttività. Metodi simili sono stati utilizzati in precedenza per manipolare atomi e molecole di metalli, ma fino ad ora non era mai stato possibile realizzare superconduttori 2D utilizzando questo approccio.
I risultati non solo confermano le previsioni teoriche dei fisici, ma danno loro anche motivo di speculare su quali altri nuovi stati della materia potrebbero essere creati in questo modo e su come potrebbero essere utilizzati in futuro nei computer quantistici.
Riferimento: “Reticoli di Chiba 2D come potenziale piattaforma per la superconduttività topologica cristallina” di Martina O. Soldini, Felix Koster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Darawsheh, Ronnie Thomali, Samir Lounis, Stuart S. B. Parkin, Paolo Ceci e Titus Neubert, 10 luglio 2023, Fisica della natura.
doi: 10.1038/s41567-023-02104-5
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