صمم العلماء حبرًا فائق الموصلية فائق النحافة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية

"لقد ثبت جيدًا أن الصفائح النانوية أحادية الطبقة WS2 المعدنية يمكن تصنيعها عن طريق إقحام Li لـ 2H-WS2 وما تلاه من صوتنة في الماء ، ولكن هذه الصفائح النانوية ليست أبدًا من المرحلة 1T وعادة ما يكون بها العديد من العيوب. بينما تمت دراسة WS2 المعدني على نطاق واسع للتطبيقات التحفيزية ، على حد علمنا ، لم يتم التحقق من الموصلية الفائقة. "

ستسمح الطريقة الجديدة للباحثين بطباعة دوائر شديدة البرودة داخل أجهزة الكمبيوتر الكمومية باستخدام حبر فائق التوصيل.

تتكون المادة الجديدة من طبقات من ثاني كبريتيد التنجستن والبوتاسيوم التي تم غمرها في محلول حامض الكبريتيك لتقشيرها. أدى هذا إلى إذابة البوتاسيوم وترك وراءه طبقات أحادية الجزيء من ثاني كبريتيد التنجستن والتي تم شطفها بعد ذلك في الحمض. 

والنتيجة النهائية هي طبقات من ثاني كبريتيد التنجستن يمكن استخدامها كشكل من أشكال الحبر التي يمكن طباعتها على أنواع مختلفة من الأسطح ، مثل البلاستيك أو السيليكون أو الزجاج ، كطلاء أحادي الجزيء سميك.

كان محلولهم مستقرًا تمامًا ، وصمد عند درجة حرارة الغرفة دون الحاجة إلى طلاء واقٍ لمدة 30 يومًا. علاوة على ذلك ، فإن تبريده إلى 7.3K جعل الطلاء فائق التوصيل. 

يدعي الباحثون الآن أنه يمكن استخدام حبرهم الجديد في أجهزة الكمبيوتر الكمومية أو أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي حيث سيتم بالفعل تبريد الأجزاء إلى درجات الحرارة المناسبة ، وفقًا لموقع Phys.org .

"في الختام ، نجحنا في تصنيع الطبقات الأحادية لمرشح TI ثنائي الأبعاد 1T′-WS2 وأعدنا حبرًا مائيًا فائق التوصيل ثابتًا للهواء يتكون أساسًا من طبقات أحادية 1T′-WS2. فيلم 1T′-WS2 المطبوع معدني في درجة حرارة الغرفة وموصل فائق أقل من 7.3 كلفن مع تيار حرج أقصى يبلغ 44 مللي أمبير عند 2 كلفن.

لاحظ المؤلفون في ورقتهم البحثية أن المجال المغناطيسي الحرج العلوي هو 30.1 تسلا إذا تم تطبيق المجال في المستوى و 5.3 تسلا في اتجاه المجال العمودي ، مما يشير إلى الموصلية الفائقة غير التقليدية.

تم نشر الورقة في مجلة  Science Advances.

ملخص الدراسة:

يمكن أن يحقق التقشير الكيميائي في المرحلة السائلة إنتاجًا على مستوى الصناعة للمواد ثنائية الأبعاد (2D) لمجموعة واسعة من التطبيقات. ومع ذلك ، غالبًا ما تفشل العديد من المواد ثنائية الأبعاد التي لها تطبيقات محتملة في تقنيات الكم في مغادرة بيئة المختبر بسبب حساسية الهواء وانخفاض قيمة الأداء الفيزيائي بعد المعالجة الكيميائية. أبلغنا عن طريقة تقشير كيميائي بسيطة لإنشاء حبر مستقر ، مائي ، خالي من المواد الخافضة للتوتر السطحي ، فائق التوصيل يحتوي على طبقات أحادية نقية 1T′-WS2 متوازنة البنية للعازل الطوبولوجي الحساس للهواء 1T′-WTe2. يكون الفيلم المطبوع معدنيًا في درجة حرارة الغرفة وموصلًا فائقًا أقل من 7.3 كلفن ، ويظهر سلوكًا فائقًا غير تقليدي متباين الخواص قويًا مع مجال مغناطيسي حرج علوي داخل وخارج الطائرة يبلغ 30.1 و 5.3 تسلا ، ويكون مستقرًا في الظروف المحيطة لمدة 30 يومًا على الأقل. تُظهر نتائجنا أن المعالجة الكيميائية يمكن أن تجعل المواد غير العادية ثنائية الأبعاد التي تمت دراستها سابقًا فقط في المختبرات يمكن الوصول إليها تجاريًا.