நம்பிக்கைக்குரிய புதிய மீக்கடத்தியின் தனித்துவமான பண்புகள்
மினசோட்டா பல்கலைக்கழகத்தின் தலைமையிலான இயற்பியலாளர்களின் சர்வதேச குழு, மிக மெல்லிய அடுக்காகப் பயன்படுத்தும்போது ஒரு தனித்துவமான மீக்கடத்தி உலோகம் மிகவும் நெகிழக்கூடியது என்பதைக் கண்டறிந்துள்ளது. பொருள்களில் வழக்கத்திற்கு மாறான சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு பெரிய இலக்கை நோக்கிய முதல் படியாக இந்த ஆராய்ச்சி உள்ளது, இது எதிர்காலத்தில் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் பயன்படுத்தப்படலாம்.
இந்த ஒத்துழைப்பில் மினசோட்டா பல்கலைக்கழக இயற்பியல் மற்றும் வானியல் பள்ளியில் நான்கு ஆசிரிய உறுப்பினர்கள் உள்ளனர் – இணை பேராசிரியர் விளாட் பிரிபியாக், பேராசிரியர் ரஃபேல் பெர்னாண்டஸ், மற்றும் உதவி பேராசிரியர்கள் பியோனா பர்னெல் மற்றும் கே வாங் – கார்னெல் பல்கலைக்கழக இயற்பியலாளர்கள் மற்றும் பல நிறுவனங்களுடன் இந்த ஆய்வு இயற்கை இயற்பியலில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.
நியோபியம் டிஸ்லினைடு (NbSe2) என்பது ஒரு மீக்கடத்தி உலோகமாகும், இதன் பொருள் எந்த எதிர்ப்பும் இல்லாமல் மின்சாரம் கடத்தலாம் அல்லது எலக்ட்ரான்களை ஒரு அணுவிலிருந்து இன்னொரு அணுவுக்கு கொண்டு செல்ல முடியும். பொருட்கள் மிகச் சிறிய அளவில் இருக்கும்போது வித்தியாசமாக நடந்துகொள்வது அசாதாரணமானது அல்ல, ஆனால் NbSe2 நன்மை பயக்கும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. 2D வடிவத்தில் உள்ள பொருள் (மிக மெல்லிய அடி மூலக்கூறு ஒரு சில அணு அடுக்குகள் மட்டுமே தடிமனாக உள்ளது) மிகவும் நெகிழக்கூடிய சூப்பர் கண்டக்டர் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர், ஏனெனில் இது இரண்டு மடங்கு சமச்சீர்மையைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரே பொருளின் தடிமனான மாதிரிகளிலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டது.
இந்த 2D பொருளில் கவர்ச்சியான சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி பற்றிய பெர்னாண்டஸ் மற்றும் பர்னலின் தத்துவார்த்த கணிப்பால் உந்துதல் பெற்ற பிரிபியாக் மற்றும் வாங் அணு-மெல்லிய 2D சூப்பர் கண்டக்டிங் சாதனங்களை விசாரிக்கத் தொடங்கினர்.
“இது ஒரு ஸ்னோஃப்ளேக் போன்ற ஆறு மடங்கு சுழற்சி முறையைக் கொண்டிருக்கும் என்று நாங்கள் எதிர்பார்த்தோம்.” என்றார் வாங். “ஆறு மடங்கு அமைப்பு இருந்தபோதிலும், இது சோதனையில் இரண்டு மடங்கு நடத்தை மட்டுமே காட்டியது.”
“இது ஒரு உண்மையான பொருளில் [இந்த நிகழ்வு] காணப்பட்ட முதல் தடவையாகும்” என்று பிரிபியாக் கூறினார்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் NbSe2-இல் சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலையின் புதிதாக கண்டுபிடிக்கப்பட்ட இரண்டு மடங்கு சுழற்சி சமச்சீர்மைக்கு நெருக்கமாக போட்டியிடும் இரண்டு வகையான சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டிகளுக்கு இடையில் கலந்திருப்பதாகக் கூறினர், அதாவது வழக்கமான s-அலை வகை-மொத்த NbSe2 இன் பொதுவானது – மற்றும் வழக்கத்திற்கு மாறான d-அல்லது p-சில அடுக்கு NbSe2 இல் வெளிப்படும் வகை வழிமுறை. இரண்டு வகையான சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி இந்த அமைப்பில் மிகவும் ஒத்த ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளது. இதன் காரணமாக, அவைகள் ஒன்றுகொண்டு தொடர்புகொண்டு போட்டியிடுகிறார்கள்.
கோர்னெல் பல்கலைக்கழக இயற்பியலாளர்கள் அதே இயற்பியலை வேறுபட்ட சோதனை நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி குவாண்டம் டன்னலிங் அளவீடுகள் மூலம் மறுபரிசீலனை செய்கிறார்கள் என்பதை ப்ரிபியாக் மற்றும் வாங் பின்னர் அறிந்தனர். அவர்கள் தங்கள் முடிவுகளை கார்னெல் ஆராய்ச்சியுடன் இணைத்து ஒரு விரிவான ஆய்வை வெளியிட முடிவு செய்தனர்.
பர்னெல், பிரிபியாக் மற்றும் வாங் இந்த ஆரம்ப முடிவுகளை கட்டமைக்க திட்டமிட்டுள்ளனர், அணு மெல்லிய NbSe2 இன் பண்புகளை மற்ற கவர்ச்சியான 2D பொருட்களுடன் இணைந்து ஆராயலாம், இது இறுதியில் குவாண்டம் கட்டுவதற்கு இடவியல் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி போன்ற வழக்கத்திற்கு மாறான சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைகளைப் பயன்படுத்த வழிவகுக்கும்.
“நாங்கள் விரும்புவது அணு அளவில் முற்றிலும் தட்டையான இடைமுகம்” என்று பிரிபியாக் கூறினார். “குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் பயன்பாடுகளுக்கு அவற்றைப் பயன்படுத்துவதற்கான பொருட்களைப் படிப்பதற்கான ஒரு சிறந்த தளத்தை இந்த அமைப்பு எங்களுக்கு வழங்க முடியும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்.”
References: