Manipulere atomer for at lave bedre superledere

Forskere har været interesseret i superledere - materialer, der transmitterer elektricitet uden at miste energi - i lang tid på grund af deres potentiale for at fremme bæredygtig energiproduktion. Imidlertid, store fremskridt har været begrænset, fordi de fleste materialer, der leder elektricitet, skal være meget kolde, hvor som helst fra -425 til -171 grader Fahrenheit, før de bliver superledere.

En ny undersøgelse fra University of Illinois i Chicago-forskere offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation viser, at det er muligt at manipulere individuelle atomer, så de begynder at arbejde i et kollektivt mønster, der har potentiale til at blive superledende ved højere temperaturer.

"Dette succesfulde proof of concept åbner hidtil usete muligheder for at konstruere nye smarte materialer, og i sidste ende, en superleder ved stuetemperatur, sagde Dirk Morr, tilsvarende forfatter og UIC-professor i fysik i College of Liberal Arts and Sciences.

Morr og hans kolleger, herunder Stanford University's Hari Manoharan, brugte en teknik kendt som atommanipulation, at placere enkelte koboltatomer på en metallisk kobberoverflade i et perfekt ordnet sekskantet mønster, kaldet en Kondo-dråbe.

"Vi havde teoretisk forudsagt, at for visse afstande mellem koboltatomerne, dette nanoskopiske system skulle begynde at udvise kollektiv adfærd, mens for andre afstande, det burde ikke, " sagde Morr.

Forudsigelserne blev bekræftet ved forsøg, der viste, at kollektiv adfærd forekommer i Kondo -dråber, der indeholder så lidt som 37 koboltatomer.

"Dette er et vigtigt skridt fremad, da skabelsen af ​​kollektiv adfærd er den grundlæggende byggesten, hvorfra superledning opstår. Det giver os mulighed for at komme et skridt tættere på at udvikle teorien, der beskriver processen med, hvordan materialer kan blive superledende ved stuetemperatur, "Morr sagde." Dette arbejde er et eksempel på at tænke uden for boksen og bruge principper fra andre forskningsområder til at fremme innovation. Vi håber, at denne opdagelse vil føre til nye superledere og forbedre bæredygtige energisystemer."