Super SQUID:Måleenhed til superledere slår verdensrekorder

Weizmann -instituttets forskere har taget et kvantespring mod at forstå fænomenet kendt som superledning:De har skabt verdens mindste SQUID - en enhed, der bruges til at måle magnetfelter - som har slået verdensrekorden for følsomhed og opløsning.

Superledning er et kvantefænomen, der kun opstår, når visse materialer afkøles til ekstremt lave temperaturer. Derefter, de mister al modstand mod strømmen af ​​elektricitet og udviser magnetfelterne i dem. Selvom det bruges i alt fra MR -scannere til partikelacceleratorer, forskere forstår stadig ikke helt den fysik, der ligger til grund for superledernes adfærd. Blandt andet, superledende materialer findes i selve SQUID'erne, der bruges til at måle superledende egenskaber:SQUID står for Superconducting QUantum Interference Device.

Nano-SQUID'er placeres på sonder for at scanne og måle magnetfeltet på forskellige punkter på en prøve, danner et billede af hele overfladen - lidt som at oprette et varmekort over en hånd ved at måle dens temperatur på individuelle punkter på fingre og håndflader.

Selv meget følsomme SQUIDS giver geometriske udfordringer, når det kommer til at scanne materialer:De skal være så små som muligt for at opnå den højeste billedopløsning, og de har brug for at komme så tæt som muligt på prøven for at afbilde de mindste magnetiske træk. Postdoktorer Dr. Yonathan Anahory og Denis Vasyukov, og ph.d. -studerende Lior Embon, sammen med deres kolleger i laboratoriet af prof. Eli Zeldov fra afdelingen for kondenseret materie, har taget udfordringen op - som rapporteret i Naturnanoteknologi - takket være en unik opsætning:De tog et hul kvartsrør og trak det ind i et meget skarpt punkt; derefter lykkedes det at fremstille en SQUID, der omkranser spidsen, der kun måler 46 nm i diameter - den mindste SQUID til dato. De konstruerede derefter et scanningsmikroskop omkring spidsen - en præstation, der gjorde det muligt for dem at få magnetiske billeder på afstande så små som et par nanometer fra prøven. Nuværende SQUIDs fremstillingsmetoder begrænser deres størrelse og deres evne til at komme meget tæt på en overflade.

"Vi har det modsatte problem:Vi skal forhindre sonden i at 'styrte' ind i prøven, "siger Embon." Mens der er SQUID'er med højere følsomhed over for ensartede magnetfelter, kombinationen af ​​høj følsomhed, sondens nærhed til prøven og dens minimale dimensioner gør enhedens samlede nøjagtighed rekordstor. "Denne" nano-SQUID-on-tip "kan, i fremtiden, være i stand til at måle magnetfeltet fra centrifugeringen af ​​en enkelt elektron - magnetisk billeddannelse.

Ifølge Zeldov, der allerede bruger den nye enhed til at undersøge superledende fænomener i sit laboratorium, denne opfindelse vil forhåbentlig ikke kun føre til en bedre forståelse af superledningsevne og hvirvelstrøm til effektiv anvendelse af superlederteknologi, men vil hjælpe med at få indsigt i nye fysiske fænomener. Som en overraskelse, ekstra bonus, den nye SQUID ser ud til at kunne måle mange andre materialer end superledere.