Tämä uusi materiaali paljastaa kvanttiominaisuuksia meidän mittakaavassamme, ja suprajohtavuus tulee esiin...

Aaltomaiset atomikerrokset avaavat uusia mahdollisuuksia. Uusi materiaali mahdollistaa kvanttiominaisuuksien manipuloinnin suuressa mittakaavassa.

MIT:n tutkijat ovat luoneet tämän materiaalin atomikerroksista, jotka ovat vain muutaman miljardisosametrin mittaisia. Aaltomaisen rakenteensa ansiosta he voivat tarkkailla kvantti-ilmiöitä helpommin.


Yksi tämän tutkimuksen merkittävistä edistysaskelista on materiaalin järkiperäinen valmistus. Ymmärtämällä, miten atomit vuorovaikuttavat, tutkijat pystyvät luomaan materiaaleja uusilla ominaisuuksilla. Tuloksena on kristalli, joka koostuu tuhansista täydellisesti aaltoilevista atomikerroksista.

Niin sanotut kaksiulotteiset materiaalit, jotka koostuvat yhdestä tai muutamasta atomikerroksesta, herättävät yhä enemmän fyysikoiden kiinnostusta. Muokkaamalla näiden kerrosten rakennetta on mahdollista saada aikaan ilmiöitä, kuten suprajohtavuus. Kuitenkin näiden materiaalien pieni koko tekee niiden tutkimisesta haastavaa.

MIT:n tiimi on löytänyt ratkaisun luomalla kristalleja yksinkertaisten kemiallisten reaktioiden avulla. He kuumentavat jauheita uunissa saadakseen päällekkäisiä kerroksia tantaalin, rikin ja strontiumin atomeista. Kerrosten väliset aaltoilut johtuvat atomien koon eroista. Nämä aaltoilevat kerrokset muuttavat materiaalin ominaisuuksia.

Nämä aaltoilut vaikuttavat siihen, miten elektronit liikkuvat materiaalissa. Koverissa kohdissa elektronit liikkuvat helpommin, mikä tekee suprajohtavuudesta vahvemman tietyissä osissa. Myös metalliset ominaisuudet muuttuvat: elektronit suosivat liikkumista yhteen suuntaan toisen sijaan.


Tämä materiaali avaa uusia polkuja monille sovelluksille edistyneiden teknologioiden alalla. Tutkijat ovat näin löytäneet materiaaliperheen, jolla on vielä tutkimattomia ominaisuuksia.

Mitä on suprajohtavuus?

Suprajohtavuus on fyysinen ilmiö, jossa tietyt materiaalit voivat johtaa sähköä ilman vastusta, kun ne jäähdytetään kriittisen lämpötilan alapuolelle, yleensä erittäin kylmiksi. Tämä tarkoittaa, että sähkövirta kulkee ilman energiahäviöitä, toisin kuin perinteisissä materiaaleissa, kuten kuparissa.

Tällä ilmiöllä on monia sovelluksia. Esimerkiksi suprajohtimia käytetään voimakkaissa magneeteissa MRI-skannereissa tai magneettilevitaatiojunissa. Tutkimuksen tavoitteena on löytää suprajohtimia, jotka toimivat vähemmän kylmissä lämpötiloissa, jotta niitä voitaisiin käyttää vielä laajemmin.