Физики обнаружили неожиданные «сверхпроводящие лужи» внутри алмаза

Исследователи из ведущих научных центров США совершили важный прорыв на пути к созданию квантовых компьютеров и высокотехнологичных сенсоров. Физики из Национальной лаборатории Аргонна, Университета штата Пенсильвания и Института молекулярной инженерии Притцкера при Чикагском университете смогли определить, как возникает сверхпроводимость в алмазе, обогащенном бором. Об этом сообщает Иксбт.ком.

Алмаз давно привлекает инженеров не только как самый твердый материал в мире, но и благодаря своей рекордной теплопроводности. Более двадцати лет назад ученые обнаружили, что добавление атомов бора в кристаллическую решетку алмаза превращает его из изолятора в сверхпроводник, проводящий электрический ток без сопротивления. Однако внутренний механизм этого явления до сих пор оставался для науки полной загадкой.

Неожиданное открытие: теория «луж»

В ходе исследования физики создали тонкие алмазные пленки с равномерно распределенными атомами бора и детально изучили их микроскопическую структуру. По данным Иксбт.ком, выяснилось, что внутри материала, который внешне казался однородным, неожиданно формируются микроскопические сверхпроводящие области. Исследователи назвали эти зоны в переносном смысле «лужами».

Как оказалось, при изменении внешних условий эти маленькие области могут расширяться и соединяться друг с другом, образуя непрерывную сверхпроводящую сеть. Самое главное, что ученые доказали возможность управления поведением этих зон. На их размер и расположение напрямую влияют температура, магнитное поле, электрический ток, концентрация бора и даже толщина алмазной пленки.

Новая эра в квантовых технологиях

Практическая значимость этого открытия неоценима. В настоящее время при создании квантовых систем приходится использовать различные материалы для объединения классической и квантовой электроники, что усложняет процесс. Алмаз же может стать уникальной платформой, способной одновременно воплощать свойства и полупроводника, и сверхпроводника.

По мнению ученых, в будущем это открытие позволит создавать «квантовые системы внутри кристалла». В результате будут производиться компактные квантовые процессоры, сверхчувствительные датчики и другие высокотехнологичные устройства, которые легко интегрируются с существующей кремниевой электроникой. Это значительно ускорит переход к новому поколению вычислительной техники.