সুপারকন্ডাক্টরগুলি প্রতিরোধ ছাড়াই বৈদ্যুতিক প্রবাহকে অতিক্রম করার অনুমতি দেয়, যখন টপোলজিক্যাল ইনসুলেটরগুলি কেবলমাত্র কয়েকটি পরমাণুর পুরু পাতলা ফিল্ম যা তাদের প্রান্তগুলিতে ইলেকট্রনের চলাচলকে সীমাবদ্ধ করে, যার ফলে অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এ একটি গবেষণা দল পেন স্টেট বিশেষ বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য সহ দুটি উপকরণ একত্রিত করার একটি নতুন উপায় খুঁজে পেয়েছে। তাদের পদ্ধতি টপোলজিকাল জন্য ভিত্তি প্রস্তাব কোয়ান্টাম কম্পিউটার যেগুলো তাদের ঐতিহ্যবাহী প্রতিপক্ষের চেয়ে বেশি স্থিতিশীল।
এই গবেষণায় গবেষকরা একটি টপোলজিকাল ইনসুলেটর সংশ্লেষণ করতে একটি আণবিক মরীচি এপিটাক্সি কৌশল ব্যবহার করেছেন এবং সুপারকন্ডাক্টর ছায়াছবি তারপরে তারা একটি দ্বি-মাত্রিক হেটারোস্ট্রাকচার তৈরি করেছে যা টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিভিটির ঘটনাটি অন্বেষণ করার জন্য একটি দুর্দান্ত প্ল্যাটফর্ম।
দুটি পদার্থকে মিশ্রিত করার পূর্ববর্তী গবেষণায় পাতলা ফিল্মের অতিপরিবাহীতা সাধারণত উপরে টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর স্তর তৈরি হয়ে গেলে অদৃশ্য হয়ে যায়। পদার্থবিদদের দ্বারা একটি ত্রিমাত্রিক "বাল্ক" সুপারকন্ডাক্টরের সাথে একটি টপোলজিকাল ইনসুলেটর শীট যোগ করা হয়েছিল, উভয় উপাদানের বৈশিষ্ট্য সংরক্ষণ করা হয়েছিল। যাইহোক, টপোলজিকাল সুপারকন্ডাক্টরগুলির জন্য অ্যাপ্লিকেশন, যেমন কোয়ান্টাম কম্পিউটার বা স্মার্টফোনের ভিতরে কম বিদ্যুত খরচ সহ চিপগুলি, দ্বি-মাত্রিক হতে হবে।
এই গবেষণায়, গবেষকরা বিসমাথ সেলেনাইড (Bi2Se3) দিয়ে তৈরি একটি টপোলজিকাল ইনসুলেটর ফিল্মকে স্ট্যাক করেছেন বিভিন্ন পুরুত্বের সাথে মোনোলেয়ার নাইওবিয়াম ডিসেলেনাইড (NbSe2) দিয়ে তৈরি একটি সুপারকন্ডাক্টর ফিল্মের উপর, যার ফলে একটি দ্বি-মাত্রিক শেষ-পণ্য তৈরি হয়। খুব কম তাপমাত্রায় হেটেরোস্ট্রাকচারগুলিকে সংশ্লেষণ করে, দলটি টপোলজিক্যাল এবং সুপারকন্ডাক্টিং বৈশিষ্ট্যগুলি ধরে রেখেছে।
পেন স্টেটের চ্যাং রিসার্চ গ্রুপের পোস্টডক্টরাল স্কলার এবং পেপারের প্রথম লেখক হেমিয়ান ইয়ি বলেছেন, "সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে, ইলেকট্রনগুলি 'কুপার জোড়া' গঠন করে এবং শূন্য প্রতিরোধের সাথে প্রবাহিত হতে পারে, তবে একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র সেই জোড়াগুলিকে ভেঙে দিতে পারে।"
"আমরা যে মনোলেয়ার সুপারকন্ডাক্টর ফিল্মটি ব্যবহার করেছি তা এর 'আইসিং-টাইপ সুপারকন্ডাক্টিভিটি'-এর জন্য পরিচিত, যার অর্থ হল কুপার জোড়াগুলি প্লেনের চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের বিরুদ্ধে শক্তিশালী৷ আমরা আশা করি যে আমাদের হেটারোস্ট্রাকচারে গঠিত টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিং ফেজটি এইভাবে শক্তিশালী হবে।"
গবেষকরা আবিষ্কার করেছেন যে হেটেরোস্ট্রাকচারটি আইসিং-টাইপ সুপারকন্ডাক্টিভিটি থেকে পরিবর্তিত হয়েছে, যেখানে ইলেক্ট্রন স্পিনটি ফিল্মের সাথে ঋজু থাকে, "রাশবা-টাইপ সুপারকন্ডাক্টিভিটি", যেখানে ইলেক্ট্রন স্পিন ফিল্মের সমান্তরাল, টপোলজিক্যাল ইনসুলেটরের বেধকে সূক্ষ্মভাবে পরিবর্তন করে। . গবেষকদের তাত্ত্বিক গণনা এবং সিমুলেশনেও এই ঘটনাটি পরিলক্ষিত হয়।
এই হেটারোস্ট্রাকচারটি মেজোরানা ফার্মিয়ন অন্বেষণের জন্য একটি ভাল প্ল্যাটফর্মও হতে পারে। এই অধরা কণা উল্লেখযোগ্যভাবে একটি টপোলজিকাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারকে তার পূর্বসূরীদের তুলনায় আরো স্থিতিশীল করে তুলবে।
কুই-জু চ্যাং, হেনরি ডব্লিউ কেনার প্রারম্ভিক কর্মজীবনের অধ্যাপক এবং পেন স্টেটের পদার্থবিজ্ঞানের সহযোগী অধ্যাপক, বলেছেন, "এটি টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টরগুলির অন্বেষণের জন্য একটি চমৎকার প্ল্যাটফর্ম, এবং আমরা আশাবাদী যে আমরা আমাদের অব্যাহত কাজের মধ্যে টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিভিটির প্রমাণ পাব৷ একবার আমাদের টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিভিটির দৃঢ় প্রমাণ পাওয়া গেলে এবং মেজোরানা পদার্থবিদ্যা প্রদর্শন করলে, এই সিস্টেমটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অভিযোজিত হতে পারে।"
জার্নাল রেফারেন্স:
- কুই-জু চ্যাং, এপিটাক্সিয়াল Bi2Se3/মনোলেয়ার NbSe2 হেটেরোস্ট্রাকচারে ইসিং- থেকে রাশবা-টাইপ সুপারকন্ডাক্টিভিটি পর্যন্ত ক্রসওভার, প্রকৃতি উপকরণ (2022)। ডিওআই: 10.1038 / s41563-022-01386-z- র
