Questa immagine mostra diversi fili molecolari superconduttori su nanoscala su un substrato d'argento. Credito:immagine per gentile concessione di Saw‑Wai Hla e Kendal Clark, Università dell'Ohio.
Gli scienziati hanno scoperto il superconduttore più piccolo del mondo, un foglio di quattro coppie di molecole di larghezza inferiore a un nanometro. Lo studio condotto dalla Ohio University, pubblicato domenica come pubblicazione anticipata online sulla rivista Nanotecnologia della natura , fornisce la prima prova che i fili superconduttori molecolari su scala nanometrica possono essere fabbricati, che potrebbe essere utilizzato per dispositivi elettronici su scala nanometrica e applicazioni energetiche.
"I ricercatori hanno affermato che è quasi impossibile realizzare interconnessioni su nanoscala utilizzando conduttori metallici perché la resistenza aumenta man mano che le dimensioni del filo si riducono. I nanofili diventano così caldi che possono fondersi e distruggersi. Questo problema, riscaldamento Joule, è stata una delle principali barriere per rendere i dispositivi su scala nanometrica una realtà, " ha detto l'autore principale Saw-Wai Hla, professore associato di fisica e astronomia presso il Nanoscale and Quantum Phenomena Institute della Ohio University.
I materiali superconduttori hanno una resistenza elettrica pari a zero, e quindi può trasportare grandi correnti elettriche senza dissipazione di potenza o generazione di calore. La superconduttività fu scoperta per la prima volta nel 1911, e fino a poco tempo fa era considerato un fenomeno macroscopico. La scoperta attuale suggerisce, però, che esiste su scala molecolare, che apre una nuova strada per lo studio di questo fenomeno, Ha detto Hla. I superconduttori sono attualmente utilizzati in applicazioni che vanno dai supercomputer ai dispositivi di imaging cerebrale.
Questa immagine mostra il superconduttore più piccolo, che è largo solo 0,87 nanometri. Credito:immagine per gentile concessione di Saw‑Wai Hla e Kendal Clark, Università dell'Ohio.
Nel nuovo studio, che è stato finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Il team di Hla ha esaminato molecole sintetizzate di un tipo di sale organico, (SCOMMESSE) 2 -GaCl 4 , posto su una superficie d'argento. Utilizzando la spettroscopia a effetto tunnel di scansione, gli scienziati hanno osservato la superconduttività in catene molecolari di varie lunghezze. Per catene di lunghezza inferiore a 50 nanometri, la superconduttività diminuiva man mano che le catene si accorciavano. Però, i ricercatori erano ancora in grado di osservare il fenomeno in catene piccole come quattro coppie di molecole, o 3,5 nanometri di lunghezza.
Per osservare la superconduttività a questa scala, gli scienziati avevano bisogno di raffreddare le molecole a una temperatura di 10 Kelvin. Le temperature più calde hanno ridotto l'attività. Negli studi futuri, gli scienziati possono testare diversi tipi di materiali che potrebbero essere in grado di formare fili superconduttori su scala nanometrica a temperature più elevate, Ha detto Hla.
"Ma abbiamo aperto un nuovo modo per comprendere questo fenomeno, che potrebbe portare a nuovi materiali che potrebbero essere progettati per funzionare a temperature più elevate, " Egli ha detto.
Lo studio è anche degno di nota per aver fornito prove che i sali organici superconduttori possono crescere su un materiale di substrato.
"Questo è anche vitale se si vuole fabbricare circuiti elettronici su scala nanometrica usando molecole organiche, "ha aggiunto Hla.
