Wetenschappers van de Tokyo Metropolitan University hebben een nieuw gelaagd supergeleidend materiaal gemaakt met een geleidende laag gemaakt van bismut, zilver, blik, zwavel en selenium. De geleidende laag heeft vier verschillende sublagen; door meer elementen toe te voegen, ze waren in staat om ongeëvenaarde aanpasbaarheid en een hogere "kritische temperatuur" te bereiken waaronder supergeleiding wordt waargenomen, een hoofddoel van het onderzoek naar supergeleiders. Hun ontwerpstrategie kan worden toegepast om nieuwe en verbeterde supergeleidende materialen te ontwikkelen.

Ooit een academische curiositeit, supergeleiders bevinden zich nu op het snijvlak van echte technologische innovaties. Supergeleidende magneten worden gezien in alledaagse MRI-machines, deeltjesversnellers voor medische behandelingen, om nog maar te zwijgen van de nieuwe Chuo Shinkansen-maglev-trein die Tokio verbindt met Nagoya die momenteel wordt gebouwd. Onlangs, een geheel nieuwe klasse van "gelaagde" supergeleidende structuren is bestudeerd, bestaande uit afwisselende lagen van supergeleidende en isolerende tweedimensionale kristallijne lagen. Vooral, de aanpasbaarheid van het systeem heeft bijzondere belangstelling gekregen in het licht van zijn potentieel om ultra-efficiënte thermo-elektrische apparaten te creëren en een geheel nieuwe klasse van "hoge temperatuur" supergeleidende materialen.

Een team onder leiding van universitair hoofddocent Yoshikazu Mizuguchi van de Tokyo Metropolitan University heeft onlangs een op bismutsulfide gebaseerde gelaagde supergeleider gemaakt; hun werk heeft al nieuwe thermo-elektrische eigenschappen onthuld en een verhoogde "kritische temperatuur" waaronder supergeleiding wordt waargenomen. Nutsvoorzieningen, werken met een team van de Universiteit van Yamanashi, ze hebben een meerlagige versie van het systeem genomen, waarbij de geleidende laag uit vier atomaire lagen bestaat, en begon kleine hoeveelheden van verschillende atoomsoorten uit te wisselen om te onderzoeken hoe het materiaal verandert.

Beginnend met een geleidende laag van bismut, zilver en zwavel, ze probeerden een deel van het zilver te vervangen door tin. Door de hoeveelheid zilver te variëren, ze waren in staat om de kritische temperatuur te verhogen van 0,5K tot boven 2,0K. interessant, ze ontdekten dat dit gepaard ging met het verdwijnen van een anomalie in zijn soortelijke weerstand bij aanzienlijk hogere temperaturen. Hoewel de reden hierachter nog niet wordt begrepen, het is duidelijk dat de toevoeging van tin de elektronische structuur van het materiaal aanzienlijk heeft gewijzigd. Verder, ze namen hun beste bismut, zilver, combinatie van zwavel en tin en verving een deel van de zwavel door selenium, een modificatie waarvan bekend is dat deze de supergeleidende eigenschappen in hun oorspronkelijke bismutsulfidemateriaal verbetert. Niet alleen verhoogden ze de kritische temperatuur verder tot 3,0K, ze ontdekten dat de reactie op magnetische velden handtekeningen van "bulk" supergeleiding vertoonde, een duidelijk bewijs leveren dat ze in feite toegang hebben tot zowel de voordelen van verminderde dimensionaliteit als bulkmaterialen.

Door de samenstelling en het aantal lagen te veranderen, het team gelooft dat ze op het punt staan ​​om bottom-up engineering van nieuwe, op maat gemaakte supergeleidende materialen op basis van bismutsulfide.