2019-08-01 22:05:01
从日本篮子编织艺术到纳米技术与离子束

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高温超导体的性质可以通过引入人造缺陷来定制。维也纳大学物理学家沃尔夫冈·朗(Wolfgang Lang)的国际研究团队成功地生产出世界上最密集的复杂纳米阵列,用于锚定助熔剂量子。这是通过在蒂宾根大学用氦离子显微镜照射超导体来实现的,这种技术最近才出现。研究人员受到传统日本篮子编织艺术的启发。该结果最近发表在着名的美国化学学会期刊ACS Applied Nano Materials上。

如果超导体冷却到某个临界温度以下,它们可以毫无损失地带电。然而,纯超导体不适用于大多数技术应用,而是仅在控制引入缺陷之后。大多数情况下,这些是随机分布的,但是现在这种缺陷的定制周期性安排变得越来越重要。

超导体中磁性量子物体的陷阱和笼子

磁场只能以量子化的部分穿透到超导体中,即所谓的磁通量。如果超导电性在非常小的区域被破坏,则磁通量就会固定在这些地方。利用这种缺陷的周期性阵列,可以生成二维“通量晶体”,这是许多有趣研究的模型系统。缺陷用作助熔剂的陷阱,并且通过改变易于获得的参数,可以研究许多效应。 “然而,有必要实现非常密集的缺陷排列,以便磁通量可以相互作用,理想情况是在100纳米以下的距离,这比头发的直径小一千倍,”大学的Bernd Aichner解释道。维也纳。

研究人员特别感兴趣的是复杂的周期性安排,例如在当前研究中研究的准kagomé缺陷模式,其受到传统日本篮子编织艺术的启发。 kagomé图案的竹条纹由70纳米间距的缺陷链代替。这种人造纳米结构的特性在于,不仅每个缺陷的一个通量可以被锚定,而且形成近似圆形的通量链,这反过来又保持在其中间捕获的仍然自由的通量。这种通量笼基于磁通量的相互排斥,并且可以通过改变外部磁场来打开或锁定。因此,它们被认为是用于实现具有助熔剂的低损耗和快速超导电路的有前景的概念。

用氦离子显微镜对高温超导体进行纳米结构

这项研究是通过蒂宾根大学的一种新型装置 - 氦离子显微镜实现的。虽然它具有与扫描电子显微镜类似的工作原理,但由于氦离子的波长小得多,氦离子显微镜提供了先前无与伦比的分辨率和景深。 “使用氦离子显微镜,可以在不去除或破坏材料的情况下定制超导特性,这使我们能够在高温超导体中生产具有无与伦比的密度的fluxon阵列,”Eberhard Karls大学的Dieter Koelle强调说。蒂宾根。科学家们现在正计划进一步开发更小结构的方法,并测试各种理论上提出的fluxon电路概念。

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