Fudanuniversitetet framställer enatomär högtemperatursuperledare

Forskare vid Fudanuniversitetets fysikinstitution har framgångsrikt framställt en högtemperatursuperledare baserad på koppar som endast består av ett supraledande kopparoxid (CuO₂)-plan. En artikel publicerad i tidskriften Nature bekräftar att detta är första gången en sådan enkikts supraledande material har skapats. Forskningen visar att högtemperatursuperledning i grunden är ett tvådimensionellt fenomen.

Forskningsgruppen, ledd av professor Zhang Yuanbo, lyckades tunna ut den kopparbaserade högtemperatursuperledaren till ett enda supraledande plan. Denna "extrema åtgärd" bekräftade inte bara den tvådimensionella naturen hos högtemperatursuperledning, utan avslöjade också nya fenomen vid gränsen mellan supraledning och isolering. Forskarna observerade ett "egendomligt metalliskt tillstånd" och kvantkritiska fenomen, vilket erbjuder en ny kvantexperimentell plattform för att studera mekanismerna bakom högtemperatursuperledning.

Supraledare är material som leder elektricitet utan motstånd under specifika temperaturer. De har potentiella tillämpningar inom kraftöverföring, energilagring, medicinsk bildbehandling, maglevtåg och kvantdatorer. Förståelsen av dessa material har varit en central vetenskaplig utmaning i nästan fyra decennier.

Framställningen krävde betydande tekniska utmaningar, inklusive materialets känslighet för luft och bearbetningsförhållanden samt behovet av exakt kontroll av syrehalten. Fudanuniversitetets team utvecklade egen utrustning och en exakt "in situ"-kontrollteknik som tillät dem att justera materialets syrehalt och uppnå en extremt hög dopningsupplösning. Detta möjliggjorde observationen av hela den fysikaliska fasdiagrammet, från Mott-isolatortillståndet till det supraledande området.

Forskarna beskriver denna prestation som en "kontrollerbar variabel" som möjliggör studiet av hela omvandlingsvägen för supraledning. Gruppen planerar att fortsätta forskningen om högtemperatursuperledning, med fokus på att upptäcka nya supraledande material och utveckla materialbearbetningstekniker.