新しい型破りなインターフェースのおかげで、高温超伝導体が現実に少しずつ近づく

研究者チームは、超伝導体（低温で電気抵抗ゼロを示す材料）とキラル材料の間のユニークな界面を設計しました。新しい界面は、電子のスピンに影響を与える磁場であるゼーマン場を大幅に強化します。この技術は、エレクトロニクス、エネルギー、そして最も重要な量子コンピューティングなどの分野における新しく革新的なアプリケーションの鍵となる可能性があります。

この新しい超伝導材料は、従来の超伝導体と強いスピン軌道結合を示す材料を組み合わせたものです。電子のスピンとその軌道運動の間の結合から生じるこの相互作用は、超伝導材料の特性に強い影響を与えることが示されています。この界面は超伝導体表面にスピン偏極を引き起こし、磁気起源の準粒子状態を生成します。

さて、準粒子状態とは、磁場の影響を特に受ける状態です。これらの状態は、電子と磁場の間の相互作用が強い材料で発生する可能性があります。この効果は、材料の構造的キラリティーがその電子のスピンおよび軌道角運動量に影響を与えるキラリティー誘起スピン選択性 (CISS) の概念に関連付けられています。 CISS は、超伝導材料内の電子のスピンを制御する方法を提供するため、超伝導スピントロニクスおよびトポロジカル超伝導の開発にとって極めて重要です。

これら 2 つの材料間の界面を工学的に操作することにより、研究者らは超伝導特性を強化することができました。得られた材料は、磁場に対する耐性が非常に優れていることも実証しました。これ自体が多くの実際の用途にとって重要な要素です。たとえば、量子システムがその環境と相互作用するときに発生するデコヒーレンスを排除できます。

その影響は？この新しい技術は、周囲条件に近い温度で動作する高温超伝導体の開発に貢献できます。既存の超電導体は極低温でのみ動作することに注意することが重要です。温度が伝導帯に達するほど高く上昇すると、超伝導は起こらない。したがって、前記界面に基づいた将来の材料は、エネルギーの伝達と貯蔵を再定義するとともに、高性能電子デバイスのような、より強力で効率的な電子デバイスの作成を可能にする可能性がある。トランジスタ。

最後に、この新しい材料における強化されたスピン軌道結合は、トポロジカル特性を備えたエキゾチックな超伝導状態の実現につながる可能性があります。エキゾチック状態は、電子的特性と対称性の点で従来の超伝導体とは異なります。これらの状態は、前述したように、情報処理と量子計算の可能性があるため、強い研究の対象となっています。

研究者らは、彼らの発見が超電導分野のさらなる研究を刺激し、近い将来に新たな道を開くことになると信じています。参考までに、超電導体を使用した最初の商用 MRI システムは 1980 年代初頭に導入されました。言うまでもなく、これは画期的なテクノロジーであり、将来のアプリケーションがそのレガシーに基づいて構築されることを願っています。

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