Menciptakan wujud materi baru – Para peneliti menemukan dua jenis superkonduktivitas baru

Para peneliti telah berhasil menciptakan superkonduktor jenis baru dengan menyusun atom satu per satu, yang dapat mengarah pada pengembangan material inovatif dan kemajuan dalam komputasi kuantum. Studi ini menunjukkan pendekatan yang menjanjikan untuk mengatasi keterbatasan bahan alami, membuka jalan bagi materi baru dalam teknologi elektronik dan komputasi masa depan.

Elektronik masa depan bergantung pada penemuan material unik. Namun, terkadang topologi atom yang terbentuk secara alami menyulitkan terciptanya efek fisik baru. Untuk mengatasi masalah tersebut, para ilmuwan dari Universitas Zurich telah berhasil merancang superkonduktor Jagung Secara bersamaan, menciptakan wujud materi baru.

Seperti apa bentuk komputer masa depan? Bagaimana cara kerjanya? Pencarian jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini merupakan pendorong utama penelitian fisika dasar. Ada banyak kemungkinan skenario, mulai dari pengembangan lebih lanjut elektronik klasik hingga komputasi saraf dan komputer kuantum.

Elemen umum dari semua pendekatan ini adalah bahwa pendekatan ini mengandalkan efek fisik baru, yang sebagian di antaranya sejauh ini hanya dapat diprediksi secara teoritis. Para peneliti melakukan upaya besar dan menggunakan peralatan canggih dalam mencari material kuantum baru yang memungkinkan mereka menciptakan efek seperti itu. Namun bagaimana jika tidak ada bahan alami yang cocok?

Pendekatan baru terhadap superkonduktivitas

Dalam sebuah penelitian terbaru yang diterbitkan di Fisika alam, Kelompok peneliti Profesor Titus Neubert dari Universitas ZH, bekerja sama dengan fisikawan di Institut Max Planck untuk Fisika Struktur Halus di Halle (Jerman), telah memberikan solusi yang mungkin. Para peneliti membuat sendiri bahan-bahan yang dibutuhkan – satu atom dalam satu waktu.

Mereka berfokus pada superkonduktor jenis baru, yang sangat menarik karena tidak memberikan hambatan listrik pada suhu rendah. Kadang-kadang disebut sebagai “magnet biner sempurna”, superkonduktor digunakan di banyak komputer kuantum karena interaksinya yang tidak biasa dengan medan magnet. Fisikawan teoretis telah menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk meneliti dan memprediksi berbagai keadaan superkonduktor. “Namun, sejauh ini hanya sedikit yang terbukti secara meyakinkan dalam bentuk material,” kata Profesor Neubert.

Dua jenis superkonduktivitas baru

Dalam kolaborasi menarik mereka, para peneliti di Universitas ZH secara teoritis memperkirakan bagaimana atom akan disusun untuk menciptakan fase superkonduktor baru, dan tim di Jerman kemudian melakukan eksperimen untuk menerapkan topologi yang relevan. Dengan menggunakan mikroskop terowongan pemindai, mereka memindahkan atom dan menempatkannya di tempat yang tepat dengan presisi atom.

Metode yang sama juga digunakan untuk mengukur sifat magnetik dan superkonduktor sistem. Dengan menyimpan atom kromium pada permukaan niobium superkonduktor, para peneliti mampu menciptakan dua jenis superkonduktivitas baru. Metode serupa sebelumnya telah digunakan untuk memanipulasi atom dan molekul logam, namun hingga saat ini belum mungkin membuat superkonduktor 2D menggunakan pendekatan ini.

Hasil ini tidak hanya mengkonfirmasi prediksi teoretis para fisikawan, namun juga memberi mereka alasan untuk berspekulasi tentang wujud materi baru apa yang dapat tercipta dengan cara ini, dan bagaimana wujud tersebut dapat digunakan dalam komputer kuantum di masa depan.

Referensi: “Kisi Chiba 2D sebagai platform potensial untuk superkonduktivitas topologi kristal” oleh Martina O. Soldini, Felix Koster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Darawsheh, Ronnie Thomali, Samir Lounis, Stuart S.B. Parkin, Paolo Ceci dan Titus Neubert, 10 Juli 2023, Fisika alam.
doi: 10.1038/s41567-023-02104-5