ابررساناهای ساندویچی

محققان ژاپنی موفق شدند از دو ماده‌ای که در حالت عادی و به تنهایی ابررسانا نیستند، یک ابررسانا تولید کنند. با این روش می‌توان مدارات الکترونیکی با مصرف انرژی بسیار پایین تولید کرد.

محققان ژاپنی موفق شدند از دو ماده‌ای که در حالت عادی و به تنهایی ابررسانا نیستند، یک ابررسانا تولید کنند. با این روش می‌توان مدارات الکترونیکی با مصرف انرژی بسیار پایین تولید کرد.
یک تیم تحقیقاتی به رهبری ماساشی کاوازاکی از دانشگاه توهوکو ژاپن با استفاده از رسوب دهی الکترودها روی سطح اکسید تانتالیوم پتاسیم (KTaO3) یک ترانزیستور ساختند. این ترانزیستور بوسیله یک قطره سیال یونی شامل کاتیون‌های دی اتیل مالئیک استر اسید (DEME) و آنیون‌های تترافلوراید بور پوشیده می‌شود. پیش از این ثابت شده بود زمانی که یک قطره سیال آنیونی روی سطح اکسید تانتالیوم پتاسیم قرار گیرد، یک دولایه به حالت ساندویچی تشکیل می‌شود که فاصله میان آنها ۲ نانومتر خواهد بود. اگر به این دولایه ولتاژی اعمال شود، بارها به‌صورت الکترواستاتیکی روی یک سطح این دولایه جمع می‌شود و در نهایت موجب تشکیل یک خازن می‌گردد.
محققان دمای این سیستم را به آهستگی کاهش دادند و توانستند هدایت میان این شکاف را اندازه بگیرند. کاوازاکی می‌گوید این ماده در ابتدا عایق است اما در ادامه تبدیل به یک نیمه‌هادی می‌شود. با کاهش دما این ماده تبدیل به فلز شده و در نهایت با کاهش دما به ۰٫۰۰۵ کلوین تبدیل به یک ابررسانا می‌گردد. این دما به دمای صفر مطلق بسیار نزدیک است. هرچند که سیال یونی در دمای ۲۰۰ درجه کلوین (۷۰- درجه سانتیگراد) منجمد می‌شود، اما به محض این که ولتاژ اعمال می‌شود، بارهای محدود در جامد در جایی نزدیک سطح آن محدود می‌گردد. از آنجایی که مقاومت در این حالت صفر است، بنابراین مصرف انرژی مدارات ساخته شده کاهش می‌یابد.
به‌نظر می‌رسد وقتی که سیستم باردار است، الکترون‌ها از سطح الکترودها به سطح دولایه مهاجرت می‌کنند. زمانی که دما کاهش می‌یابد این الکترون‌ها می‌توانند به‌راحتی حرکت کنند تا زمانی که حالت مقاومت صفر فرا می‌رسد.
کاوازاکی می‌گوید که ما یک ابررسانای دیگری کشف نکردیم بلکه ما یک راه کاملا جدید پیش گرفتیم تا به این ابررسانا برسیم. در این روش ماده برای ابررسانا شدن به‌صورت شیمیایی تقویت نمی‌شود بلکه به‌صورت الکترواستاتیکی تقویت می‌گردد.
این تیم تحقیقاتی به‌دنبال راه‌هایی برای ایجاد حالت ابررسانایی در محل تماس دو سطح در دماهای بالا هستند. از آنجایی که این ابررساناها با تقویت الکترواستاتیکی ایجاد می‌شوند بنابراین از مواد مختلفی می‌توان برای تولید ابررسانا استفاده کرد. کاوازاکی می‌گوید ما موادی یافته‌ایم که می‌تواند در دمای بالا ابررسانا باشد، غایت هدف ما این است که ابررسانایی بسازیم که در دمای اتاق کار کند.