Drie natuurkundigen van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van Tennessee, Knoxville, samen met hun collega's van de Southern University of Science and Technology en Sun Yat-sen University in China, hebben met succes een halfgeleider omgebouwd tot een supergeleider.

Hoogleraar en afdelingshoofd Hanno Weitering, Universitair hoofddocent Steve Johnston, en Ph.D. kandidaat Tyler Smith maakte deel uit van het team dat de doorbraak maakte in fundamenteel onderzoek, wat kan leiden tot onvoorziene technologische vooruitgang.

Halfgeleiders zijn elektrische isolatoren, maar geleiden onder speciale omstandigheden elektrische stromen. Ze zijn een essentieel onderdeel in veel van de elektronische circuits die worden gebruikt in alledaagse voorwerpen, waaronder mobiele telefoons, digitale fototoestellen, televisies, en computers.

Naarmate de technologie vorderde, net als de ontwikkeling van halfgeleiders, waardoor de fabricage van elektronische apparaten die kleiner zijn, sneller, en betrouwbaarder.

supergeleiders, voor het eerst ontdekt in 1911, elektrische ladingen zonder weerstand laten bewegen, dus stroom vloeit zonder enig energieverlies. Hoewel wetenschappers nog steeds praktische toepassingen onderzoeken, supergeleiders worden momenteel het meest gebruikt in MRI-machines.

Met behulp van een siliciumhalfgeleiderplatform - de standaard voor bijna alle elektronische apparaten - gebruikten Weitering en zijn collega's tin om de supergeleider te maken.

"Als je een supergeleider hebt en deze integreert met een halfgeleider, er zijn ook nieuwe soorten elektronische apparaten die je kunt maken, ', aldus Weitering.

Supergeleiders worden meestal per ongeluk ontdekt; de ontwikkeling van deze nieuwe supergeleider is het eerste voorbeeld ooit van het opzettelijk creëren van een atomair dunne supergeleider op een conventionele halfgeleidersjabloon, het benutten van de kennisbasis van supergeleiding bij hoge temperaturen in gedoteerde 'Mott-isolerende' koperoxidematerialen.

"De hele aanpak - doping van een Mott-isolator, het tin op silicium - was een bewuste strategie. Toen kwam het bewijs dat we de eigenschappen van een gedoteerde Mott-isolator zien in tegenstelling tot iets anders en andere interpretaties uitsluiten. De volgende logische stap was het aantonen van supergeleiding, en zie, het werkte, ', aldus Weitering.

"Het ontdekken van nieuwe kennis is een kernmissie van de UT, Weitering verklaarde. "Hoewel we geen onmiddellijke toepassing hebben voor onze supergeleider, we hebben een proof of principle vastgesteld, die kunnen leiden tot toekomstige praktische toepassingen."