फरवरी 20, 2021 (नानावरक न्यूज़) कॉर्नेल वैज्ञानिकों ने एक नए दावेदार की पहचान की है जब यह कंप्यूटिंग और कम तापमान वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए क्वांटम सामग्रियों की बात करता है। नाइट्राइड-आधारित सामग्रियों का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने एक भौतिक संरचना बनाई जो एक साथ सुपरकंडक्टिविटी का प्रदर्शन करती है - जिसमें विद्युत प्रतिरोध पूरी तरह से गायब हो जाता है - और क्वांटम हॉल प्रभाव, जो चुंबकीय क्षेत्र लागू होने पर अत्यधिक परिशुद्धता के साथ प्रतिरोध पैदा करता है। "हम सूक्ष्मदर्शी पर दो चीजों को जानते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को सबसे चौंका देने वाली क्वांटम गुण प्रदान करती है," का एक सुंदर विवाह है, "देवदीप जेना ने कहा, डेविड ई। ब्यूर प्रोफेसर ऑफ स्कूल ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड कंप्यूटर इंजीनियरिंग और विभाग में इंजीनियरिंग के प्रोफेसर सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग। जेना ने शोध का नेतृत्व किया, में प्रकाशित किया विज्ञान अग्रिम ("समवर्ती क्वांटम हॉल प्रभाव और अतिचालकता के साथ एक सब-एपिटैक्सियल नाइट्राइड हेट्रोस्ट्रक्चर"), डॉक्टरेट के छात्र फिलिप डांग और शोध सहयोगी गुरु खालसा के साथ, जो कागज के वरिष्ठ लेखक हैं।
डॉक्टरेट के छात्र फिलिप डांग (बाएं) और नेशनल हाई मैग्नेटिक फील्ड लेबोरेटरी में रीट चौधरी, जहां एक सामग्री संरचना पर माप किए गए थे जो समवर्ती रूप से अतिचालकता और क्वांटम हॉल प्रभाव है। (छवि: कॉर्नेल यूनिवर्सिटी) जेना के अनुसार, दो भौतिक गुणों को एक साथ शायद ही कभी देखा जाता है क्योंकि चुंबकत्व सुपरकंडक्टिंग सामग्री के लिए क्रिप्टोनाइट की तरह है।
"चुंबकीय क्षेत्र सुपरकंडक्टिविटी को नष्ट करते हैं, लेकिन क्वांटम हॉल प्रभाव केवल बड़े चुंबकीय क्षेत्रों में अर्धचालकों में दिखाई देता है, इसलिए आपको इन दो चरम सीमाओं के साथ खेलना होगा।" "पिछले कुछ वर्षों में शोधकर्ता उन सामग्रियों की पहचान करने की कोशिश कर रहे हैं जो मिश्रित सफलता के साथ दोनों गुण दिखाते हैं।" अनुसंधान जेना-जिंग लैब से नवीनतम मान्यता है कि नाइट्राइड सामग्री में पहले से सोचा विज्ञान की पेशकश करने के लिए अधिक हो सकता है। नाइट्राइड का उपयोग पारंपरिक रूप से स्मार्टफोन और होम लाइटिंग जैसे उत्पादों के लिए एलईडी और ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए किया गया है, जिससे उन्हें क्वांटम कम्प्यूटेशन और क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अनदेखी की गई औद्योगिक श्रेणी के रूप में प्रतिष्ठा मिली है।
"सामग्री ही सिलिकॉन के रूप में सही नहीं है, जिसका अर्थ है कि इसमें बहुत अधिक दोष हैं," सह-लेखक हुइली ग्रेस जिंग, विलियम एल। इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के क्वाकेनबश प्रोफेसर। “लेकिन इसकी मजबूती के कारण, इस सामग्री ने संरचना में अपनी बहुत बड़ी अनियमितताओं के बावजूद अनुसंधान समुदाय के लिए सुखद आश्चर्य को एक बार से अधिक फेंक दिया है। हमारे लिए क्वांटम कंप्यूटिंग के विभिन्न तौर-तरीकों को एकीकृत करने के लिए एक रास्ता हो सकता है - संगणना, स्मृति, संचार। ” इस तरह के एकीकरण क्वांटम कंप्यूटर और अन्य अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स के आकार को संघनित करने में मदद कर सकते हैं, जैसे कि शास्त्रीय कंप्यूटर गोदाम से जेब के आकार तक सिकुड़ गए हैं।
जेना ने कहा, "हम सोच रहे हैं कि इस तरह का मटेरियल प्लेटफॉर्म क्या सक्षम कर सकता है क्योंकि हम देखते हैं कि यह बहुत सारे बॉक्स को बंद कर रहा है।" “इसमें एक सुपरकंडक्टर, एक अर्धचालक, एक फिल्टर सामग्री है - इसमें सभी प्रकार के अन्य घटक हैं, लेकिन हमने उन सभी को एक साथ नहीं रखा है। हमने अभी-अभी पता लगाया है कि वे सह-अस्तित्व में आ सकते हैं। " इस शोध के लिए, कॉर्नेल टीम ने इंजीनियरिंग एपिटैक्सियल नाइट्राइड हेट्रोस्ट्रक्चर - गैलियम नाइट्राइड और नाइओबियम नाइट्राइड की परमाणु रूप से पतली परतें - और उन स्थितियों की खोज की, जिनमें परतों में चुंबकीय क्षेत्र और तापमान अपने संबंधित क्वांटम हॉल और सुपरकंडक्टिंग गुणों को बनाए रखेंगे।
उन्होंने अंततः एक छोटी खिड़की की खोज की, जिसमें नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला में सहयोगियों के साथ घनिष्ठ सहयोग से उत्पादित सामग्रियों और संरचनाओं की गुणवत्ता में प्रगति के लिए धन्यवाद, गुणों को एक साथ देखा गया था।
"नाइओबियम-नाइट्राइड सुपरकंडक्टर की गुणवत्ता में काफी सुधार किया गया था ताकि यह उच्च चुंबकीय क्षेत्र में जीवित रह सके, और साथ ही हमें गैलियम-नाइट्राइड सेमीकंडक्टर की गुणवत्ता में काफी सुधार करना पड़ा कि यह चुंबकीय चुंबकीय क्षेत्रों में क्वांटम हॉल प्रभाव दिखा सके," डांग कहा हुआ। "और यही वास्तव में संभावित नए भौतिकी को कम तापमान पर देखने की अनुमति देगा।" सामग्री संरचना के लिए संभावित अनुप्रयोगों में अधिक कुशल इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं, जैसे कि गर्मी अपशिष्ट को खत्म करने के लिए डेटा केंद्रों को बेहद कम तापमान तक ठंडा किया जाता है। और संरचना सबसे पहले नाइट्राइड अर्धचालकों और सुपरकोन्डक्टर्स के उपयोग के लिए स्थैतिक क्वांटम कंप्यूटिंग में ग्राउंडवर्क बिछाने के लिए है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही को आमतौर पर नाइट्राइड्स में देखे जाने वाले भौतिक दोषों के प्रति लचीला होना चाहिए।
स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=57339.php
