UTe2-doorbraak voor kwantumcomputing

Wetenschappers van het laboratorium Macroscopic Quantum Matter Group aan het University College Cork (UCC) in Ierland ontdekte een ruimtelijk modulerende supergeleidende toestand in de supergeleider uraniumditelluride (UTe2) die nuttig zou kunnen zijn, zoals bij topologische kwantumcomputing. Met behulp van een krachtige kwantummicroscoop ontdekte het team dat sommige elektronenparen een nieuwe kristalstructuur creëerden in een achtergrond macroscopische kwantummechanische vloeistof. "Dit soort toestanden werden voor het eerst ontdekt door onze groep in 2016 en worden nu elektronenpaar-dichtheidsgolven genoemd. Deze golven met paarsdichtheid zijn een nieuwe vorm van supergeleidende materie waarvan we de eigenschappen nog aan het ontdekken zijn”, zegt Joe Carroll, hoofdauteur en PhD-onderzoeker bij UCC in een persbericht. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in de vreemde eigenschappen van UTe2 sinds de ontdekking ervan in 2018. “Wat ons team ontdekte was dat sommige elektronenparen een nieuwe kristalstructuur vormen, ingebed in deze achtergrondvloeistof. Dit soort toestanden werd voor het eerst ontdekt door onze groep in 2016 en wordt nu elektronenpaar-dichtheidsgolven genoemd. Deze golven met paarsdichtheid zijn een nieuwe vorm van supergeleidende materie waarvan we de eigenschappen nog aan het ontdekken zijn.”

Andere universiteiten die deelnamen aan de experimenten waren Clarendon Laboratory (Universiteit van Oxford, Oxford, VK); Afdeling Natuurkunde (Washington University in St. Louis, St. Louis, MO, VS); Maryland Quantum Materials Center (Universiteit van Maryland, College Park, MD, VS); NIST Centrum voor Neutronenonderzoek (Gaithersburg, MD, VS); Canadian Institute for Advanced Research (Toronto, Ontario, Canada); Max Planck Instituut voor Chemische Fysica van Vaste Stoffen (Dresden, Duitsland); Afdeling Natuur- en Sterrenkunde (Universiteit van Notre Dame, Notre Dame, IN, VS); en Stavropoulos Center for Complex Quantum Matter (University of Notre Dame, Notre Dame, IN, VS).

Gu, Q., Carroll, JP, Wang, S. et al. Detectie van een paardichtheidsgolftoestand in UTe2. Natuur 618, 921-927 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05919-7

Elektronische 'schakelaar' met één molecuul

Onderzoekers van University of Illinois Urbana-Champaign en Texas A&M University hebben een nieuw organisch materiaal geïdentificeerd dat is veelbelovend als een schakelaar met één molecuul, die zou kunnen functioneren als een transistor. Een oligoanilinederivaat van het laddertype vormt een unieke structuur door zich te vergrendelen in een lineaire moleculaire ruggengraat die niet kan worden geroteerd. De ladderachtige structuur voegt stabiliteit toe en voorkomt hydrolyse (chemische afbraak bij blootstelling aan water). Het materiaal is geleidend, kan vele malen worden in- en uitgeschakeld, gecontroleerd met behulp van chemische of elektrochemische stimuli, en heeft verschillende moleculaire toestanden.

"De schakelaar op moleculaire schaal is een zeer populair onderwerp geweest in studies van elektronica met één molecuul", zei hoofdauteur en voormalig afgestudeerde student Jialing (Caroline) Li in een persbericht. "Maar het realiseren van een multi-state switch op moleculaire schaal is een uitdaging, omdat we een materiaal nodig hebben dat geleidend is en verschillende moleculaire ladingstoestanden heeft, en we vereisen dat het materiaal zeer stabiel is, zodat het gedurende vele cycli kan worden in- en uitgeschakeld." .” Het oligoanilinederivaat van het laddertype is geleidend en stabiel.

Jialing Li, Bo-Ji Peng, Shi Li, Daniel P. Tabor, Lei Fang, Charles M. Schroeder. Geconjugeerde moleculen van het laddertype als robuuste multi-state single-molecule schakelaars. Chem, 2023; DOI: 10.1016 / j.chempr.2023.05.001

Microcapsule sensoren van zeewier, grafeen

Onderzoekers van Queen Mary University en University of Sussex in het VK hebben nanocomposiet microcapsules gemaakt van grafeengel vermengd met zeewier dat in een netwerk kan worden aangesloten om detectieapparaten te creëren die op de huid worden gedragen voor nauwkeurige realtime biologische metingen. De elektrische eigenschappen van de capsules veranderen wanneer er druk op wordt uitgeoefend en de capsules zijn erg gevoelig voor druk. De capsules zijn biologisch afbreekbaar en verminderen plastic afval.

"We hebben de buitengewone eigenschappen van nieuw gecreëerde zeewier-grafeen-microcapsules benut die de mogelijkheden van draagbare elektronica opnieuw definiëren", zegt Dimitrios Papageorgiou, docent materiaalkunde aan de Queen Mary University in Londen. "Onze ontdekkingen bieden een krachtig kader voor wetenschappers om nanocomposiet draagbare technologieën opnieuw uit te vinden voor zeer nauwkeurige gezondheidsdiagnostiek, terwijl onze inzet voor recyclebare en biologisch afbreekbare materialen volledig is afgestemd op milieubewuste innovatie."

Adel KA Aljarid, Ming Dong, Yi Hu, Cencen Wei, Jonathan P. Salvage, Dimitrios G. Papageorgiou, Conor S. Boland. Slimme skins gebaseerd op geassembleerde piëzoresistieve netwerken van duurzame grafeenmicrocapsules voor uiterst nauwkeurige gezondheidsdiagnostiek. Geavanceerde functionele materialen, 2023; DOI: 10.1002/adfm.202303837