새로운 물질 상태 생성 – 연구원들은 두 가지 새로운 유형의 초전도체를 발명했습니다.

연구진이 원자를 하나씩 배열해 새로운 형태의 초전도체를 만드는 데 성공했다. 이를 통해 혁신적인 소재 개발과 양자컴퓨팅의 발전이 가능하다. 이 연구는 자연적으로 발생하는 물질의 한계를 극복하고 미래 전자 및 컴퓨팅 기술에서 새로운 물질 상태의 길을 닦는 유망한 접근 방식을 지적합니다.

미래의 전자공학은 독특한 소재의 발견에 달려 있습니다. 그러나 때로는 자연적으로 발생하는 원자의 토폴로지로 인해 새로운 물리적 효과를 생성하기가 어렵습니다. 이 문제를 해결하기 위해 취리히 대학의 과학자들은 초전도체 설계에 성공했습니다. 옥수수 동시에 새로운 물질 상태를 생성합니다.

미래의 컴퓨터는 어떤 모습일까요? 어떻게 작동하나요? 이러한 질문에 대한 답을 찾는 것이 기초 물리학 연구의 주요 원동력입니다. 고전 전자공학의 추가 개발부터 신경 컴퓨팅, 양자 컴퓨터에 이르기까지 다양한 시나리오가 가능합니다.

이러한 모든 접근법의 공통 요소는 새로운 물리적 효과에 의존한다는 것입니다. 그 중 일부는 지금까지 이론적으로만 예측되었습니다. 연구자들은 그러한 효과를 만들어낼 수 있는 새로운 양자 물질을 찾기 위해 최첨단 장비를 사용하고 많은 노력을 기울이고 있습니다. 하지만 적합한 자연 발생 물질이 없다면 어떻게 될까요?

초전도성에 대한 새로운 접근 방식

최근에 발표된 연구에서는 자연 물리학, ZH 대학의 Titus Neubert 교수 연구 그룹은 독일 할레에 있는 막스 플랑크 미세 구조 물리학 연구소의 물리학자들과 긴밀히 협력하여 가능한 해결책을 제시했습니다. 연구원들은 한 번에 하나의 원자씩 필요한 재료를 스스로 만들었습니다.

그들은 저온에서 전기 저항을 제공하지 않기 때문에 특히 흥미로운 새로운 유형의 초전도체에 초점을 맞추고 있습니다. 때때로 “완벽한 바이너리 자석”이라고도 불리는 초전도체는 자기장과의 특이한 상호 작용으로 인해 많은 양자 컴퓨터에 사용됩니다. 이론 물리학자들은 다양한 초전도 상태를 연구하고 예측하는 데 수년을 보냈습니다. “그러나 지금까지 물질적으로 결정적으로 입증된 것은 극히 일부에 불과합니다.”라고 Neubert 교수는 말합니다.

초전도성의 두 가지 새로운 유형

흥미로운 협력을 통해 ZH 대학의 연구원들은 새로운 초전도 단계를 생성하기 위해 원자가 어떻게 배열될 것인지 이론적으로 예측했으며, 그런 다음 독일 팀은 관련 토폴로지를 구현하기 위한 실험을 수행했습니다. 그들은 주사형 터널링 현미경을 사용하여 원자를 이동시키고 원자 정밀도로 올바른 위치에 배치했습니다.

동일한 방법을 사용하여 시스템의 자기 및 초전도 특성을 측정했습니다. 초전도성 니오븀 표면에 크롬 원자를 증착함으로써 연구진은 두 가지 새로운 유형의 초전도성을 생성할 수 있었습니다. 유사한 방법이 이전에도 금속 원자와 분자를 조작하는 데 사용되었지만 지금까지 이 접근법을 사용하여 2차원 초전도체를 만드는 것은 불가능했습니다.

이번 결과는 물리학자들의 이론적 예측을 확인할 뿐만 아니라, 이러한 방식으로 생성될 수 있는 다른 새로운 물질 상태와 미래에 양자 컴퓨터에서 어떻게 사용될 수 있는지 추측할 이유를 제공합니다.

참고 자료: Martina O의 “결정질 토폴로지 초전도성을 위한 잠재적인 플랫폼으로서의 2D Chiba 격자” Soldini, Felix Koster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Darawsheh, Ronnie Thomali, Samir Lounis, Stuart S. B. Parkin, Paolo Ceci 및 Titus Neubert, 2023년 7월 10일, 자연 물리학.
도이: 10.1038/s41567-023-02104-5