Científicos de TU Delft, junto con colegas de la Universidad de Tübingen, han creado con éxito circuitos nanoelectrónicos utilizando un superconductor bidimensional recientemente descubierto.

Lo que hace que este material sea único es que su superconductividad se puede encender y apagar de forma remota, muy parecido a la conmutación de corriente eléctrica en un transistor en un microchip. Utilizando este efecto a nanoescala, los investigadores crearon circuitos superconductores de una manera completamente nueva, lo cual es imposible de lograr en otros superconductores comúnmente conocidos. Su trabajo ha sido publicado en Nanotecnología de la naturaleza .

Creando un superconductor a partir de aisladores.

Para hacer los dispositivos, Los investigadores primero crean un anillo compuesto por dos aislantes, aluminato de lantano (LAO) y titanato de estroncio (STO). Esto se hace mediante una combinación de nanofabricación y deposición átomo por átomo precisa de capas de LAO en STO. Finalmente, Se colocan puertas metálicas en dos pequeñas secciones de este anillo. Cuando estas estructuras se enfrían a bajas temperaturas, aparece una lámina de superconductor en forma de anillo en el límite entre los aislantes. La razón de esta inesperada aparición de superconductividad sigue siendo un misterio. Desde su descubrimiento en 2007, Grupos de todo el mundo han desarrollado técnicas para comprender mejor por qué aparece este superconductor y cuáles son sus propiedades. Los dispositivos creados en TU Delft proporcionan una nueva ruta para acceder a información microscópica crucial sobre este superconductor, que hasta ahora ha estado fuera de su alcance.

Puertas para la superconductividad

Las puertas de metal Como el nombre sugiere, son como puertas de nanoescala para la superconductividad. Cuando no se aplica voltaje a las puertas, esta puerta está abierta y el anillo superconductor no se ve perturbado. Por otra parte, cuando se aplican grandes voltajes, la superconductividad justo debajo de las puertas se apaga (la puerta se cierra por completo) y dos mitades del anillo se desconectan entre sí. "Pero sucede algo muy especial cuando estas puertas se cierran sólo parcialmente", dice Srijit Goswami del Instituto Kavli de Nanociencia, Porcelana de Delft. "En esta configuración, la resistencia del dispositivo comienza a oscilar entre cero y algún valor alto, cuando se aplican pequeños campos magnéticos. Entonces, parece como si toda la estructura cambiara entre un estado superconductor (resistencia cero) y un metal normal (alta resistencia) ". Este efecto surge debido a efectos cuánticos en el superconductor, que son en principio muy similares a lo que sucede cuando dos ondas se superponen para producir un patrón de interferencia. Por lo tanto, estos dispositivos se denominan dispositivos de interferencia cuántica superconductores (SQUID).

Los SQUID se utilizan de forma rutinaria en muchas aplicaciones, como máquinas de resonancia magnética médica, que requieren la detección de pequeñas señales magnéticas. También se están realizando esfuerzos para utilizarlos en futuros circuitos de procesamiento de información cuántica. Incluso las tecnologías más avanzadas para crear SQUID hoy en día no permiten ajustar las propiedades superconductoras a través de puertas eléctricas. Andrea Caviglia, líder del grupo, comenta sobre este nuevo descubrimiento:"Utilizando la estrategia desarrollada en TU Delft, puede ser posible crear circuitos superconductores más complejos, donde la funcionalidad del dispositivo está completamente controlada a través de voltajes de compuerta ". Si dichos dispositivos eventualmente llegarán a ser tecnológicamente relevantes es todavía una pregunta abierta. Sin embargo, Sin duda, desempeñarán un papel importante a la hora de responder a preguntas fundamentales sobre la superconductividad a nanoescala.