Istraživači su pokazali sposobnost uzgoja visokokvalitetnih tankih filmova nedavno otkrivenog superprovodničkog materijala nazvanog kalijum tantalat (KTaO 3 ). Istraživači su takođe otkrili da materijal zadržava svoje superprovodne karakteristike čak i kada je izložen ekstremno visokim magnetnim poljima.
Superprovodnik je materijal koji može nositi električnu energiju bez ikakvog otpora – što znači da se ništa od energije ne rasipa kao toplota, na primer. Superprovodni materijali obećavaju za stvaranje niza efikasnijih tehnologija, kao što su brže računarske komponente i energetski efikasniji uređaji za napajanje. Međutim, ova oblast se suočava sa značajnim izazovima. Na primer, mnogi superprovodni materijali gube svoju superprovodljivost kada su izloženi magnetnim poljima, što ograničava njihovu potencijalnu primenu.
„Naš rad ovde je važan jer ne samo da smo pokazali kako da proizvedemo KTaO 3 visokog kvaliteta, već smo takođe pokazali da je materijal sposoban da izdrži značajna magnetna polja bez gubitka svojih poželjnih svojstava“, kaže Kaveh Ahadi, dopisni autor tri radova o radu i docenta nauke o materijalima i inženjerstva na Državnom univerzitetu Severne Karoline.
„Konkretno, otkrili smo da KTaO 3 zadržava supravodljivost čak i kada je izložen magnetnim poljima do 25 Tesla. Ovaj fundamentalni rad je neophodan korak ka razvoju bilo koje potencijalne primene materijala.“
Istraživači su uspeli da „uzgajaju“ KTaO 3 koristeći tehniku koja se zove epitaksija molekularnog snopa, koja efikasno stvara dvodimenzionalne (2D) tanke filmove materijala na podlozi polaganjem slojeva tankih molekula jedan na drugi sa atomskim nivoom. preciznost. Dobijeni tanki filmovi imaju izuzetno visok kvalitet, što znači da molekularna struktura materijala ima vrlo malo defekata.
„Ovi visokokvalitetni tanki filmovi su idealna platforma za proučavanje svojstava ovog sistema materijala“, kaže Ahadi.
Jedna takva studija karakterizacije otkrila je da KTaO 3 tanki filmovi ostaju superprovodni kada su izloženi magnetnim poljima do 25 Tesla. Da to stavimo u kontekst, jedino mesto u Sjedinjenim Državama koje može da generiše magnetno polje od 25 Tesla je Nacionalna laboratorija za visoko magnetno polje, gde su Ahadi i njegovi saradnici testirali materijal.
„Istraživačka zajednica je još uvek u ranim fazama razumevanja supravodljivosti u KTaO 3 , a još manje u identifikaciji aplikacija za materijal“, kaže Ahadi. „Naš rad ovde ne samo da identifikuje jedan atraktivan kvalitet koji ga izdvaja od ostalih 2D superprovodnika, već pruža nacrt kako možemo da kreiramo KTaO 3 tanke filmove koji su dobro prikladni za izvođenje istraživanja neophodnih za razumevanje suštinskih svojstava ovog sistema materijala. “
Istraživanje je obuhvaćeno u tri članka u časopisima. Nedavno je rad „Poboljšano kritično polje supravodljivosti na oksidnom interfejsu“ objavljen 27. jula u Nano Letters. Prvi koautori tog rada su Athbi Al-Tavhid, postdoktorski istraživač u NC State; i Samuel Poage, Ph.D. student u državi NC.
Drugi članak o karakterizaciji, „Anizotropna superprovodljivost na interfejsima KTaO 3 (111)“, objavljen je ranije ove godine u časopisu Science Advances. Članak iz časopisa koji pokriva sposobnost rasta KTaO 3 korišćenjem epitaksije molekularnim snopom, „Epitaksija KTaO 3 molekulskim snopom“, objavljen je ranije ove godine u Journal of Vacuum Science & Technology A.
