भारी बोरोन-डोप्ड हीरे के अंदर सुपरकंडक्टिविटी कैसे व्यवहार करती है, इसके बारे में नए विवरण उजागर करने के बाद वैज्ञानिक हीरे-आधारित क्वांटम चिप्स के निर्माण की दिशा में एक कदम आगे बढ़ गए हैं।
11 मई को पीएनएएस जर्नल में प्रकाशित शोध में पता लगाया गया कि हीरे में बड़ी मात्रा में बोरान जोड़ने से इसका विद्युत व्यवहार कैसे बदल जाता है, सामान्य रूप से इन्सुलेट सामग्री को सुपरकंडक्टिंग क्वांटम सिस्टम में बदल दिया जाता है।
हीरा अपनी कठोरता और तापीय चालकता के लिए व्यापक रूप से जाना जाता है, लेकिन शोधकर्ताओं ने उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स और क्वांटम कंप्यूटिंग में इसकी क्षमता का तेजी से पता लगाया है। जब हीरे के अंदर पर्याप्त कार्बन परमाणुओं को बोरान से बदल दिया जाता है, तो सामग्री बेहद कम तापमान पर बिना प्रतिरोध के बिजली का संचालन शुरू कर सकती है।
हालाँकि, यह समझना मुश्किल है कि भारी बोरॉन-डोप्ड हीरे के अंदर सुपरकंडक्टिविटी कैसे उभरती है क्योंकि डोपिंग प्रक्रिया क्रिस्टल संरचना में विकार लाती है।
नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने माइक्रोवेव प्लाज्मा रासायनिक वाष्प जमाव का उपयोग करके अल्ट्रा-पतली, भारी बोरॉन-डोप्ड हीरे की फिल्में बनाईं, एक ऐसी प्रक्रिया जो वैज्ञानिकों को हीरे की जाली में बोरॉन परमाणुओं की शुरूआत को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करने की अनुमति देती है।
टीम ने पाया कि सामग्री वह विकसित करती है जिसे वे “आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक ग्रैन्युलैरिटी” के रूप में वर्णित करते हैं। एकल, समान सुपरकंडक्टर के रूप में व्यवहार करने के बजाय, हीरा छोटे सुपरकंडक्टिंग क्षेत्र बनाता है, जिसे कभी-कभी “क्वांटम पुडल” के रूप में वर्णित किया जाता है, जो धातु की पृष्ठभूमि में एम्बेडेड होता है।
क्रायोजेनिक परिवहन माप और चुंबकीय क्षेत्र प्रयोगों का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने देखा कि सुपरकंडक्टिविटी लगभग 3.3 केल्विन पर उभरने लगी। जैसे-जैसे तापमान में और गिरावट आई, सुपरकंडक्टिंग क्षेत्रों का विस्तार और जुड़ाव हुआ, जिससे सामग्री के माध्यम से कम-प्रतिरोध वाले रास्ते बन गए।
इस विज्ञापन के नीचे कहानी जारी है
अध्ययन में यह भी पाया गया कि चुंबकीय क्षेत्र इन सुपरकंडक्टिंग क्षेत्रों के व्यवहार को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकते हैं। शोधकर्ताओं ने चुंबकीय क्षेत्रों को तीन आयामों में घुमाकर सामग्री की इलेक्ट्रॉनिक प्रतिक्रिया को मैप किया, जिससे कई परिवहन चरणों और असामान्य प्रतिरोध पैटर्न का पता चला।
टीम के अनुसार, निष्कर्ष वैज्ञानिकों को भविष्य में “क्वांटम-ऑन-चिप” प्लेटफॉर्म विकसित करने में मदद कर सकते हैं जिसमें एक ही हीरे की चिप के विभिन्न हिस्से अलग-अलग कार्य करते हैं। कुछ क्षेत्र पारंपरिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स को संभाल सकते हैं, जबकि अन्य क्वांटम बिट्स या सुपरकंडक्टिंग संचार मार्गों की मेजबानी कर सकते हैं।
हीरे-आधारित प्रणालियों का एक प्रमुख लाभ यह है कि वे शोधकर्ताओं को एक ही सामग्री मंच के भीतर कई क्वांटम प्रौद्योगिकियों को संयोजित करने में सक्षम बनाते हैं, जिससे हाइब्रिड क्वांटम उपकरणों के निर्माण की जटिलता कम हो जाती है।
शोधकर्ताओं का यह भी मानना है कि उनका काम वैज्ञानिकों को व्यापक क्वांटम घटनाओं जैसे मल्टीफ्रैक्टल सुपरकंडक्टिविटी और स्यूडोगैप राज्यों को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है, ये दोनों संघनित पदार्थ भौतिकी में अध्ययन के प्रमुख क्षेत्र बने हुए हैं।
इस विज्ञापन के नीचे कहानी जारी है
जबकि व्यावहारिक हीरे-आधारित क्वांटम कंप्यूटर अभी भी दूर हैं, अध्ययन नए सबूत प्रदान करता है कि सावधानीपूर्वक इंजीनियर किए गए डोप्ड अर्धचालक अंततः स्केलेबल, ऊर्जा-कुशल क्वांटम प्रौद्योगिकियों का समर्थन कर सकते हैं।