Bir lazer nano ölçekte süper iletkenlik çizebilir

ICMAB-CSIC, Politecnico di Milano ve Université de Liège’den araştırmacılar, bir malzemedeki süper iletken özellikleri “çizmelerine” olanak tanıyan bir doğrudan lazer yazma tekniğini uyarladılar. Sonuç, bir süper iletkenin davranışını yerel olarak programlamanın, onu tamamen süper iletken bir durumdan olağanüstü bir hassasiyetle yalıtkan bir duruma ayarlamanın yeni bir yoludur.

Yüksek sıcaklık süper iletkenleri (HTSC), geleneksel süper iletkenlere göre daha yüksek sıcaklıklarda direnç olmadan elektriği iletebilen malzemelerdir. Ucuz sıvı nitrojen soğutma kullanılarak elde edilebilecek sıcaklıklarda çalışabildikleri için kuantum teknolojileri, süper iletken elektronikler veya yeni nesil hafıza cihazları gibi gelecekteki uygulamalar için umut verici adaylar olarak değerlendiriliyorlar.

Bununla birlikte, HTSC’nin seramik doğası onları geleneksel mikro ve nano imalat yöntemlerine duyarlı hale getirdiğinden, çok küçük ölçeklerde desen oluşturmak özellikle zordur. Malzemenin oksijen seviyesi, davranışının belirlenmesinde anahtar rol oynuyor: süper iletken mi yoksa yalıtkan mı olduğu.

Makalenin ilgili yazarlarından biri olan Anna Palau, “Tamamen iyi oksijenlenmiş, tamamen homojen bir numuneye sahip olmak kolaydır. Eşit şekilde oksijeni giderilmiş olmak da öyle” diyor. “Zor olan kısım, aynı film boyunca farklı oksijenlenme seviyelerine sahip küçük desenlere sahip olmaktır.”

Makale dergide yayınlandı Gelişmiş Fonksiyonel Malzemeler.

Kalem gibi ‘çizebilen’ bir lazer

Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için araştırmacılar, malzemeyi yerel olarak değiştirmek için odaklanmış bir lazer kullandılar ve oksijen seviyelerini yüksek hassasiyetle noktadan noktaya kontrol ettiler. Araştırmacılar, lazer gücünü ve maruz kalma süresini değiştirerek, farklı özelliklere sahip bölgeler oluşturmayı başardılar; bu da, kağıt üzerinde kalemle çizim yapmaya benzer şekilde malzemeyi modellemelerine olanak tanıdı. Ortaya çıkan desen, süperiletken olanların yanında yalıtıcı bölgelerin yanı sıra ara gradyanlara da sahip olabilir.

Palau ile birlikte çalışmanın yazarları Edoardo Albisetti ve Daniela Petti şöyle açıklıyor: “Bu yaklaşım, özel özelliklere sahip süper iletken cihazların tasarımı için yeni olanaklar açıyor. Süper iletken davranışını yerel olarak ayarlama yeteneği, rezonatörler, bellek elemanları ve kuantum teknolojileri için bileşenler gibi cihazlarda kullanılabilir ve enerji açısından daha verimli bilgi ve iletişim teknolojilerine katkıda bulunabilir.”