Gli scienziati del Weizmann Institute hanno compiuto un salto di qualità verso la comprensione del fenomeno noto come superconduttività:hanno creato lo SQUID più piccolo del mondo, un dispositivo utilizzato per misurare i campi magnetici, che ha battuto il record mondiale di sensibilità e risoluzione.

La superconduttività è un fenomeno quantistico che si verifica solo quando alcuni materiali vengono raffreddati a temperature estremamente basse. Quindi, perdono ogni resistenza al flusso di elettricità ed espellono i campi magnetici al loro interno. Sebbene utilizzato in tutto, dagli scanner MRI agli acceleratori di particelle, gli scienziati ancora non comprendono appieno la fisica che sta alla base del comportamento dei superconduttori. Tra l'altro, i materiali superconduttori si trovano negli stessi SQUID utilizzati per misurare le proprietà superconduttive:SQUID sta per Superconducting Quantum Interference Device.

Nano-SQUID sono posizionati su sonde per scansionare e misurare il campo magnetico in diversi punti su un campione, formare un'immagine dell'intera superficie, un po' come creare una mappa termica di una mano misurandone la temperatura in singoli punti delle dita e dei palmi.

Anche i calamari molto sensibili presentano sfide geometriche quando si tratta di scansionare materiali:devono essere il più piccoli possibile per ottenere la massima risoluzione dell'immagine, e hanno bisogno di avvicinarsi il più possibile al campione per visualizzare le più piccole caratteristiche magnetiche. Assegnisti post-dottorato Drs. Yonathan Anahory e Denis Vasyukov, e dottorando Lior Embon, insieme ai loro colleghi nel laboratorio del Prof. Eli Zeldov del Dipartimento di Fisica della Materia Condensata, hanno raccolto la sfida, come riportato in Nanotecnologia della natura – grazie a una configurazione unica:hanno preso un tubo di quarzo cavo e l'hanno tirato in una punta molto affilata; quindi è riuscito a fabbricare uno SQUID che circonda la punta misurando solo 46 nm di diametro, il più piccolo SQUID fino ad oggi. Hanno quindi costruito un microscopio a scansione attorno alla punta, un risultato che ha permesso loro di ottenere immagini magnetiche a distanze di pochi nanometri dal campione. Gli attuali metodi di produzione dei SQUID limitano le loro dimensioni e la loro capacità di avvicinarsi molto a una superficie.

"Abbiamo il problema opposto:dobbiamo evitare che la sonda si "schianti" nel campione, " dice Embon. "Mentre ci sono SQUID con maggiore sensibilità ai campi magnetici uniformi, la combinazione di alta sensibilità, la vicinanza della sonda al campione e le sue minuscole dimensioni rendono l'accuratezza complessiva del dispositivo da record." Questo "nano-SQUID-on-tip" potrebbe, nel futuro, essere in grado di misurare il campo magnetico dallo spin di un singolo elettrone - il Santo Graal dell'imaging magnetico.

Secondo Zeldov, che sta già utilizzando il nuovo dispositivo per studiare i fenomeni superconduttivi nel suo laboratorio, si spera che questa invenzione non solo porterà a una migliore comprensione della superconduttività e del flusso di vortici per l'applicazione efficace della tecnologia dei superconduttori, ma aiuterà a ottenere intuizioni su nuovi fenomeni fisici. Come sorprendente, bonus aggiuntivo, il nuovo SQUID sembra essere in grado di misurare molti materiali diversi dai superconduttori.