Forskere etablerer principbevis i superlederundersøgelse

Tre fysikere i Institut for Fysik og Astronomi ved University of Tennessee, Knoxville, sammen med deres kolleger fra Southern University of Science and Technology og Sun Yat-sen University i Kina, har med succes modificeret en halvleder for at skabe en superleder.

Professor og afdelingsleder Hanno Weitering, Lektor Steve Johnston, og ph.d. kandidat Tyler Smith var en del af holdet, der fik gennembruddet inden for grundforskning, hvilket kan føre til uforudsete fremskridt inden for teknologi.

Halvledere er elektriske isolatorer, men leder elektrisk strøm under særlige omstændigheder. De er en væsentlig komponent i mange af de elektroniske kredsløb, der bruges i hverdagsting, herunder mobiltelefoner, digitale kameraer, fjernsyn, og computere.

Efterhånden som teknologien har udviklet sig, det samme har udviklingen af ​​halvledere, tillader fremstilling af elektroniske enheder, der er mindre, hurtigere, og mere pålidelige.

Superledere, først opdaget i 1911, lad elektriske ladninger bevæge sig uden modstand, så strøm løber uden energitab. Selvom videnskabsmænd stadig udforsker praktiske anvendelser, superledere bruges i øjeblikket mest i MR-maskiner.

Ved hjælp af en siliciumhalvlederplatform - som er standarden for næsten alle elektroniske enheder - brugte Weitering og hans kolleger tin til at skabe superlederen.

"Når du har en superleder, og du integrerer den med en halvleder, der er også nye typer elektroniske enheder, som du kan lave, " sagde Weitering.

Superledere opdages typisk ved et uheld; udviklingen af ​​denne nye superleder er det første eksempel nogensinde på bevidst at skabe en atomisk tynd superleder på en konventionel halvlederskabelon, udnytter vidensgrundlaget for høj temperatur superledning i dopede 'Mott-isolerende' kobberoxidmaterialer.

"Hele tilgangen - doping af en Mott-isolator, tin på silicium - var en bevidst strategi. Så kom beviset, at vi ser egenskaberne af en dopet Mott-isolator i modsætning til alt andet og udelukker andre fortolkninger. Det næste logiske trin var at demonstrere superledning, og se og se, det virkede, "Sagde Weitering.

"Opdagelse af ny viden er en kerneopgave for UT, " sagde Weitering. "Selvom vi ikke har en øjeblikkelig ansøgning om vores superleder, vi har etableret et principbevis, som kan føre til fremtidige praktiske anvendelser."