ساخت لايه‌هاي نازک ابررسانا

اخيراً دانشمنداني از آزمايشگاه ملي بروکهاون متعلق به گروه انرژي آمريکا گزارشي مبني بر ساخت شکل جديدي از پوشش‌هاي نازک دولايه ارئه كرده‌‌اند؛ هيچ کدام از لايه‌هاي اين پوشش خود ابررسانا نيستند، اما در سطح ‌مشترک اين دو لايه، يک ناحيه ابررسانا با ضخامت نانويي وجود دارد.

کد خبر: ۲۱۶۱۶

شنبه - ۱۷ اسفند ۱۳۸۷ / March 07, 2009

به گزارش گروه علمي و آموزشي «شبکه خبر دانشجو»، علاوه ‌بر اين، اين محققان نشان داده‌اند که مي‌توان دماي ابررسانايي در اين سطح را از 50 درجه کلوين(370 درجه فارنهايت) بالاتر برد.

يکي از اهداف اصلي در مسير ساخت ابزارهاي ابررساناي سودمند، دستيابي به موادي است که در نانومقياس، همانند ابررساناها عمل مي‌کنند.

اين ابررساناهاي نانومقياس در ابزارهايي چون ترانزيستورهاي ابررسانا و نهايتاً در الکترونيک فوق‌سريع و کم‌مصرف، سودمند واقع خواهند شد.

ايوان بوزوويک، فيزيکدان و رهبر اين گروه مي‌گويد: اين کشف ثابت مي‌کند که ما قادريم در يک لايه فوق‌نازک با ضخامت يك تا دو نانومتر، ابررسانايي قدرتمندي در سطح‌ مشترک دو لايه ايجاد کنيم؛ اين لايه ابررسانا در نزديکي مرز فيزيکي بين دو ماده مذکور قرار دارد؛ کشف ما، دورنماهايي براي پيشرفت‌هاي بيشتر ايجاد مي‌كند؛ مثلاً مي‌توان با استفاده از اين روش‌ها، به شکل قابل‌توجهي خصوصيات ابررسانايي را در ساير ابررساناهاي موجود و يا ابررساناهاي جديد ارتقا داد.

وي افزود: مطالعه بيشتر بر روي نحوه‌ بالا رفتن دماي ابررسانايي ممکن است اطلاعاتي در مورد معماي بزرگ در اختيار ما بگذارد؛ اين معما، مکانيزم حاکم بر ابررسانايي دمابالاست که همچنان يکي از مهم‌ترين مشکلات حل‌نشده در فيزيک ماده‌چگال به شمار مي‌رود.

اين گروه در سال 2002 گزارش کردند که طبق مشاهداتشان، دماي بحراني(که نمونه در زير آن ابررساناست) در دولايه‌هايي از دو ماده مسي ناهمسان مي‌تواند 25 درصد ارتقا يابد؛ البته در آن زمان، آنها نمي‌دانستند که دليل وقوع اين پديده چيست، بنابراين آنها براي بررسي‌هاي کامل‌تر، بيش از 200 پوشش تک‌فاز دولايه و سه‌لايه ساختند و در آنها بخش‌هاي عايق، فلزي و ابررسانا را در تمام حالات ممکن و داراي ضخامت‌ لايه متغير با يکديگر ترکيب کردند.

اين پوشش‌ها در يک سيستم رشد هم‌بافته اشعه‌ مولکولي اتمي‌ لايه‌به‌لايه منحصربه‌فرد رشد داده شدند.

اين سيستم را بوزوويک و همکارانش طراحي و ساخته بودند تا به‌وسيله آن، ساخت مصنوعي پوشش‌هاي هموار اتمي و چندلايه‌هايي با سطح ‌مشترک بدون ‌عيب ممکن شود.

بوزوويک در اين باره گفت: بزرگ‌ترين چالش، اثبات قابل ‌قبول اين مسئله بود که پديده ابررسانايي از ادغام ساده دو ماده(لايه) و تشکيل ماده سومي(که از لحاظ شيميايي و فيزيکي از لايه‌هاي سازنده قابل‌تميز بوده و به شکل لايه سومي در بين آنها قرار گرفته ‌باشد) ايجاد نمي‌شود.

همکاران بوزويک از دانشگاه کورنل با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني عبوري با دقت اتمي، اين احتمال را رد کرده‌اند.

وي در مورد کاربردهاي اين کشف گفت: هنوز براي برشمردن کاربردهاي به دست‌آمده از اين تحقيق، بسيار زود است؛ اما ما تا اين مرحله مي‌توانيم تصور کنيم که اين کشف، ما را يک گام بزرگ، به ساخت ابزارهاي ابررساناي سه‌پايانه‌اي سودمند همچون ترانزيستور ميدان ‌اثر ابررسانا، نزديک‌تر مي‌کند.

در چنين ابزاري، مي‌توان به‌وسيله يک ميدان الکتريکي خارجي که با اعمال يک ولتاژ کنترل مي‌شود، ترانزيستور را بين حالت‌هاي ابررسانايي و مقاومتي تغيير حالت داده، آن را کليدزني کرد.

مدارهايي که از چنين ابزارهايي ساخته مي‌شوند، نسبت به مدارهاي مبتني بر نيمه‌رساناي کنوني، بسيار سريع‌تر و کم‌مصرف‌ترند.

نتايج اين تحقيق در نشريه Nature به چاپ رسيده ‌است./انتهاي پيام/