一个国际团队开创了一种纳米3D打印方法，以创建超导纳米结构，带来了突破性的技术进展。
一项新研究展示了三维超导纳米结构的创建，类似于纳米3D打印机，使得超导状态的局部控制成为可能。超导纳米结构可以通过在磁场中旋转来开关。
从二维到三维的转变对系统的行为可能产生重大影响，无论是将纸张折叠成纸飞机，还是将导线扭成螺旋弹簧。在纳米尺度上，比人的头发小一千倍，接近例如量子材料的基本长度尺度。在这些长度尺度上，纳米几何的图案化可以导致材料属性本身的变化——而当我们转向三维时，会出现通过破坏对称性、引入曲率和创建互连通道来定制功能的新方法。
尽管有这些令人兴奋的前景，但主要挑战之一仍然是：如何在量子材料中实现如此复杂的3D几何形状？在一项新研究中，由马克斯·普朗克化学物理固体研究所的研究人员领导的国际团队使用类似于纳米3D打印机的技术创建了三维超导纳米结构。他们在三维桥状超导体中实现了对超导状态的局部控制，甚至能够在三维中演示超导涡旋——超导状态下的纳米级缺陷的运动。该研究已发表在《先进功能材料》期刊上。
超导体是以零电阻和排斥磁场而著称的材料。这种显著行为源于所谓的库珀对的形成：一对对的电子在材料中无散射地一致移动。
“主要挑战之一是如何在纳米尺度上获得对超导状态的控制，这是探索新奇效应和未来技术设备发展的关键，”马克斯·普朗克化学物理固体研究所的博士后研究员、该研究的第一作者埃琳娜·扎基娜解释道。
在三维纳米几何中对超导体进行图案化时，国际团队，包括来自德国（MPI CPfS，IFW）和奥地利（维也纳技术大学，维也纳大学）的研究人员，能够局部控制超导状态——即“关闭”纳米结构不同部分的超导性。这种超导和“正常”状态的共存可以导致量子力学效应，例如所谓的弱链接，用于超灵敏传感器。然而，直到现在，这种控制通常需要设计结构，例如在平面薄膜中，其中状态的共存是预定的。
“我们发现可以通过在磁场中旋转结构，在三维纳米结构的不同部分开启和关闭超导状态，”马克斯·普朗克化学物理固体研究所的莉丝·梅特纳研究小组负责人、该研究的最后作者克莱尔·唐纳利说道。“通过这种方式，我们能够实现一个‘可重构’的超导设备！”
这种可重构功能的实现为构建自适应或多用途超导组件提供了一个新平台。加上能够传播超导状态的缺陷，开启了复杂的超导逻辑和类神经网络架构的大门，为新一代可重构超导技术铺平了道路。
