Trazendo nanoestruturas supercondutoras para 3D

A mudança de duas para três dimensões pode ter um impacto significativo sobre como um sistema se comporta, seja dobrando uma folha de papel em um avião de papel ou torcendo um fio em uma mola helicoidal. Na nanoescala, 1.000 vezes menor que um cabelo humano, aborda -se das escalas de comprimento basic de, por exemplo, materiais quânticos.

Nessas escalas de comprimento, o padrão de nanogeometrias pode levar a mudanças nas próprias propriedades do materials – e quando se transfer para três dimensões, surgem novas maneiras de adaptar as funcionalidades, quebrando simetrias, introduzindo curvatura e criando canais interconectados.

Apesar dessas perspectivas emocionantes, um dos principais desafios permanece: como realizar geometrias 3D tão complexas, na nanoescala, em Materiais Quânticos? Em um novo estudo, uma equipe internacional liderada por pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos criou nanoestruturas supercondutor tridimensionais usando uma técnica semelhante a uma impressora nano-3D.

Eles alcançaram o controle native do estado supercondutor em um supercondutor 3D em forma de ponte, e podiam até demonstrar o movimento de vórtices supercondutores-Defeitos em nanoescala No estado supercondutor – em três dimensões. O trabalho tem sido publicado no diário Materiais funcionais avançados.

Supercondutores são materiais que são conhecidos por sua capacidade de exibir zero Resistência elétrica e expelir campos magnéticos. Esse comportamento impressionante surge da formação dos chamados pares de cooper-pares de elétrons que se movem coerentemente através do materials sem dispersão.

“Um dos principais desafios envolve obter controle sobre esse estado supercondutor na nanoescala, que é basic para a exploração de novos efeitos, e o desenvolvimento futuro de dispositivos tecnológicos” explica Elina Zhakina, pesquisadora de pós-doutorado do MPI-CPFS e primeiro autor do estudo.

Ao padronizar supercondutores em nanogeometrias 3D, a equipe internacional, envolvendo pesquisadores da Alemanha (MPI CPFs, IFW) e Áustria (TU Wien, Universidade de Viena), foram capazes de controlar localmente o estado de supercondução – “trocando” a supercondutividade em diferentes partes do nano.

Essa coexistência de estados supercondutores e “normais” pode levar a efeitos mecânicos quânticos, como os chamados hyperlinks fracos, usados, por exemplo, para detecção ultra-sensível. No entanto, até agora, esse controle normalmente exigia o design de estruturas, por exemplo, em filmes finos planares, onde a coexistência de estados é predeterminada.

“Descobrimos que é possível ligar e desligar o estado supercondutor em diferentes partes da nanoestrutura tridimensional, simplesmente girando a estrutura em um campo magnético“Disse Claire Donnelly, líder do grupo Lise Meitner no MPI-CPFS e último autor de The Work.” Dessa forma, fomos capazes de realizar um dispositivo supercondutor ‘reconfigurável’ “.

Essa realização da funcionalidade reconfigurável oferece uma nova plataforma para criar componentes super-condutores adaptativos ou multiuso. Isso, juntamente com a capacidade de propagar defeitos do estado supercondutor.