Atomowe stopnie skierowały wiry kwantowe w nadprzewodniku — ScienceDaily
Naukowcy w Japonii z Centrum Nanoarchitektoniki Materiałów MANA, należącego do Japońskiego Narodowego Instytutu Nauki o Materiałach (NIMS), ustalili, że stopnie o wysokości jednego atomu mogą kierować ruchem wirów kwantowych w ultracienkim nadprzewodniku. W określonych warunkach wiry poruszały się wzdłuż takich stopni ponad 1000 razy łatwiej niż w poprzek, informuje ScienceDaily.
Atomowe stopnie jako prowadnice
Nadprzewodniki mogą przewodzić prąd elektryczny bez oporu w temperaturze poniżej temperatury krytycznej. Jednocześnie powstają w nich wiry kwantowe — obszary, w których pole magnetyczne przenika materiał i wokół których krążą prądy elektryczne. Ruch wirów może powodować opór elektryczny i wpływać na działanie nadprzewodnika.
Zespół kierowany przez Takashiego Uchihashiego badał ultracienki nadprzewodnik z równoległymi i regularnie rozmieszczonymi atomowymi stopniami na powierzchni. Za pomocą skaningowej mikroskopii tunelowej naukowcy potwierdzili strukturę powierzchni i bezpośrednio zaobserwowali wiry rozmieszczone wzdłuż tych stopni.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Wpływ temperatury i pola magnetycznego
Pomiary oporu metodą czteropunktową wykazały znaczącą różnicę w ruchu wirów zależnie od kierunku. Przy pośrednich wartościach pola magnetycznego stopnie działały jako prowadnice, tworząc dla wirów preferowane trajektorie ruchu.
Przy polu magnetycznym wynoszącym około 0,10–0,20 tesli wiry mogły swobodnie poruszać się wzdłuż stopni, nie zatrzymując się na defektach materiału. Badacze nazwali to jednowymiarowym ruchem wirów bez pinningu. Przy najniższych temperaturach ruch wirów był określany przez tunelowanie kwantowe — zjawisko, w którym obiekty kwantowe przechodzą przez bariery energetyczne.
Autorzy pracy zaznaczają, że temperaturę i pole magnetyczne można wykorzystać do dostrajania tego efektu. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Physical Review B; praktyczne zastosowanie tego podejścia będzie wymagało dalszych prac.
