Un equipo de investigación dirigido por Shunsuke Yoshizawa, Investigador del ICYS, NIMS, Takashi Uchihashi, líder del grupo de materiales de fase cuántica de superficie, MANA, NIMS, Emi Minamitani, profesor asistente, Escuela de Ingeniería, Universidad de Tokio, Toshihiko Yokoyama, profesor, SOY S, NINS, y Kazuyuki Sakamoto, profesor, Escuela de Posgrado en Ciencias de Integración Avanzada, Universidad de Chiba, logró controlar con precisión la temperatura de transición de superconductores de espesor de escala atómica utilizando moléculas orgánicas magnéticas. El equipo también identificó el mecanismo de control.

Materiales de la capa atómica, incluido el grafeno, se han estudiado activamente en los últimos años. En particular, Se ha prestado mucha atención a los descubrimientos de materiales superconductores de la capa atómica con una alta temperatura de transición. Estos materiales son superiores a los materiales a granel en el sentido de que sus propiedades superconductoras pueden controlarse mediante el dopado de sus superficies / interfaces con portadores. Sin embargo, Ha sido difícil comprender el mecanismo del dopaje con portadores a nivel microscópico.

Recientemente, el equipo de investigación logró por primera vez controlar con precisión la temperatura de transición de las capas atómicas superconductoras utilizando moléculas orgánicas. Lograr esto, el equipo fabricó una heteroestructura ideal que consta de una capa atómica superconductora y una capa de moléculas orgánicas muy ordenadas en la parte superior de la capa atómica. La creación de la heteroestructura permitió al equipo realizar un estudio detallado sobre el mecanismo detrás del dopaje de los materiales de la capa atómica. Como consecuencia, el análisis reveló que los átomos de metal en el centro de las moléculas orgánicas retuvieron espines de electrones, que podría generar magnetismo. Además, El equipo descubrió que el cambio en la temperatura de transición superconductora está fuertemente influenciado por la competencia entre la carga de electrones y el espín en las moléculas orgánicas. Es más, el equipo descubrió que el efecto de espín está gobernado por la dirección de los orbitales de los electrones, que pueden verse como "grados de libertad ocultos" en las moléculas.

A la luz de estos resultados, los investigadores apuntan a mejorar en gran medida las propiedades superconductoras, es decir, temperatura de transición superconductora, de estas heteroestructuras. Una vez realizada dicha mejora, Los investigadores esperan aplicar materiales superconductores en una amplia variedad de campos de manera que la tecnología ayude a aliviar los problemas ambientales / energéticos y apoye el desarrollo sostenible de la sociedad.

Este estudio fue publicado en Nano letras , una revista de la American Chemical Society, el 30 de marzo 2017.