Nikelati su klasa materijala koja je oduševila naučnike zbog svoje nedavno otkrivene superprovodne sposobnosti, a sada se nova studija koju je vodio Kornel promenila tamo gde su naučnici mislili da bi ova sposobnost mogla da potiče, pružajući nacrt kako bi se funkcionalnije verzije mogle konstruisati u budućnosti.
Superprovodljivost je predviđena u oksidnim jedinjenjima na bazi nikla, ili niklatima, pre više od 20 godina, ali je tek eksperimentalno realizovana prvi put 2019. godine, i to samo u uzorcima koji se uzgajaju kao veoma tanki, kristalni filmovi – debljine manje od 20 nanometara – slojevito na nosećem materijalu podloge.
Istraživači širom sveta rade na boljem razumevanju mikroskopskih detalja i porekla supravodljivosti u nikelatima u nastojanju da stvore uzorke koji uspešno provode superprovodljivost u makroskopskom „masovnom“ kristalnom obliku, ali tek treba da budu uspešni. Ovo ograničenje navelo je neke istraživače da spekulišu da superprovodljivost nije bila smeštena u filmu od niklata, već na atomskom interfejsu gde se susreću film i supstrat.
U „Resolving the Polar Interface of Infinite-Laier Nickelate Thin Films“, objavljenom u Nature Materials, istraživački tim predvođen Lenom Kourkoutis, vanrednim profesorom primenjene i inženjerske fizike, i Berit Goodge, Ph.D. ’22, vođa Minerva grupe na Institutu za hemijsku fiziku čvrstih materija Maks Plank, koristio je napredni skenirajući transmisioni elektronski mikroskop i spektroskopiju gubitka energije elektrona kako bi pružio neviđeni pogled na atomski interfejs između filma od niklata i njegovog supstrata stroncijum titanata.
Ono što su otkrili bilo je srednje jedinjenje formirano na interfejsu – ono koje nikada nije bilo predviđeno i koje je ublažilo vrstu elektronskog naelektrisanja koje bi moglo dovesti do superprovodljivosti. Nalaz je dokazao da prethodno predloženi model supravodljivog interfejsa nije validan – supravodljivost se umesto toga javlja u samom filmu od niklata.
„Važan rezultat našeg rada bio je utvrđivanje kako atomska i elektronska struktura interfejsa zapravo izgleda“, rekao je Kurkutis. „Prethodni rad je pretpostavljao strukturu koja, koliko možemo da vidimo, jednostavno ne postoji. Sada pružamo pravu strukturu tog interfejsa tako da naučnici mogu da koriste te informacije da bolje razumeju ove materijale i osmisle nove varijacije u budućnost“.
Ovo otkriće je ohrabrujuće za ovu oblast jer pokazuje da se superprovodljivost možda ne oslanja na geometriju tankog filma. To znači da bi stvaranje superprovodnih kristala teoretski trebalo biti moguće, kaže Goodge.
„Postoje određeni eksperimenti za ispitivanje fundamentalne fizike ovog sistema koji se ne mogu uraditi dok ne dobijemo zaista visokokvalitetne kristale u rasutom stanju“, rekao je Goodge. „I tako, iako su tanki filmovi odlična platforma, mi želimo da budemo u mogućnosti da se proširimo na veće kristale da bismo obavili ta druga merenja. Sada znamo da ne postoji neko fundamentalno fizičko ograničenje zašto se superprovodljivost javlja samo u tankim filmovima.“
Goodge je dodao da će ovi napori podržati napredak u širem spektru superprovodljivih porodica u razvoju novih jedinjenja za tehnološke primene.
