Ученые из Массачусетского технологического института и других научных организаций разработали способ производства сверхтонкого сверхпроводника, который сохраняет свои свойства при контакте с воздухом. Для этого однослойную пленку диселенида ниобия выращивают непосредственно под защитным покрытием из графена.
Ранее практическое применение материала ограничивала его высокая чувствительность к окружающей среде. После извлечения из инертной атмосферы диселенид ниобия быстро окислялся и разрушался, поэтому исследователям удавалось получать и использовать только небольшие отдельные фрагменты.
Новая технология, получившая название инкапсуляционной эпитаксии, позволяет одновременно формировать сверхпроводящий слой и защищать его от внешней среды. Графен или гексагональный нитрид бора предварительно наносят на подложку, после чего диселенид ниобия выращивается под этим покрытием. В результате ученым удалось получить однородные однослойные пленки размером более одного дюйма.
Исследователи уже встроили новый материал в сверхпроводящую микроволновую схему. Во время испытаний он сохранил сверхпроводящие свойства и продемонстрировал высокую кинетическую индуктивность, позволяющую накапливать значительную энергию на небольшой площади.
По мнению авторов работы, разработка может использоваться для создания более компактного оборудования для квантовых вычислений. Сверхтонкие пленки также могут найти применение в квантовых детекторах для связи, космологии и других областей, где требуется высокая чувствительность.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Ученые считают, что новый способ производства позволит перейти от небольших лабораторных образцов к созданию полноценных сверхпроводящих устройств на крупных подложках.
