3月 5, 2024

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物質の新しい状態の創造 – 研究者が 2 つの新しいタイプの超伝導を発明

物質の新しい状態の創造 – 研究者が 2 つの新しいタイプの超伝導を発明

研究者らは原子を一つ一つ配置することで新しいタイプの超伝導体を作り出すことに成功し、革新的な材料の開発や量子コンピューティングの進歩につながる可能性がある。 この研究は、自然に存在する材料の限界を克服し、将来のエレクトロニクスおよびコンピューティング技術における物質の新しい状態への道を開くための有望なアプローチを示しています。

未来のエレクトロニクスは、ユニークな材料の発見にかかっています。 ただし、場合によっては、自然に存在する原子のトポロジーによって、新しい物理的効果を生み出すことが困難になることがあります。 この問題に対処するために、チューリッヒ大学の科学者たちは超伝導体の設計に成功しました。 トウモロコシ 同時に、物質の新しい状態を作成します。

未来のコンピューターはどのようなものになるでしょうか? どうやって機能するのでしょうか? これらの質問に対する答えを探すことは、基礎物理学研究の主要な推進力です。 古典的なエレクトロニクスのさらなる発展からニューラル コンピューティングや量子コンピューターに至るまで、多くのシナリオが考えられます。

これらすべてのアプローチに共通する要素は、新しい物理的効果に依存していることですが、その一部はこれまで理論的にのみ予測されていました。 研究者たちは、そのような効果を生み出すことを可能にする新しい量子材料の探索に多大な努力を払い、最先端の機器を使用しています。 しかし、適切な天然素材がない場合はどうなるでしょうか?

超電導への新たなアプローチ

で発表された最近の研究では、 自然物理学 ZH大学のタイタス・ノイベルト教授の研究グループは、ハレ(ドイツ)のマックス・プランク微細構造物理学研究所の物理学者と緊密に連携し、考えられる解決策を提供した。 研究者たちは、必要な材料を一度に 1 原子ずつ自分たちで作成しました。

彼らは新しいタイプの超伝導体に焦点を当てており、低温では電気抵抗を示さないため、特に興味深いものです。 「完全な二元磁石」とも呼ばれる超伝導体は、磁場との異常な相互作用により、多くの量子コンピューターで使用されています。 理論物理学者は、さまざまな超伝導状態の研究と予測に何年も費やしてきました。 「しかし、これまでのところ材料で決定的に証明されているのはそのうちのほんのわずかです」とノイバート教授は言います。

2つの新しいタイプの超電導

ZH 大学の研究者らは、刺激的な共同研究において、原子がどのように配置されて新しい超伝導相が形成されるかを理論的に予測し、ドイツのチームは関連するトポロジーを実装するための実験を実施しました。 彼らは走査型トンネル顕微鏡を使用して、原子を移動させ、原子の精度で適切な場所に配置しました。

同じ方法を使用して、システムの磁気特性と超伝導特性を測定しました。 超伝導ニオブの表面にクロム原子を堆積させることにより、研究者らは 2 つの新しいタイプの超伝導を作り出すことができました。 金属原子や分子を操作するために同様の方法が以前にも使用されてきましたが、これまでこのアプローチを使用して 2D 超伝導体を作成することはできませんでした。

この結果は、物理学者の理論的予測を裏付けるだけでなく、この方法で他のどのような新しい物質状態を作り出すことができるのか、そしてそれらが将来量子コンピューターでどのように使用されるのかを推測する理由も与えてくれます。

参考文献: 「結晶トポロジカル超伝導の可能性のあるプラットフォームとしての 2D Chiba lattices」 by Martina O. ソルディニ、フェリックス・コスター、グレン・ワグナー、スーヴィク・ダス、アマル・ダラウシェ、ロニー・トマリ、サミール・ルーニス、スチュアート・S・B・パーキン、パオロ・セシ、タイタス​​・ノイベルト、2023年7月10日、 自然物理学
土井: 10.1038/s41567-023-02104-5

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