Cientistas da Universidade de Manchester desenvolveram um método novo, porém simples, para produzir pilhas verticais alternadas de camadas supercondutoras e isolantes de dissulfeto de tântalo (TaS2). As descobertas, de uma equipe liderada pelo professor Rahul Nair, podem acelerar o processo de fabricação desses dispositivos – as chamadas heteroestruturas de van der Waals – com aplicação em transistores de alta mobilidade, fotovoltaicos e optoeletrônicos.
As heteroestruturas de Van der Waals são muito procuradas, pois exibem muitas propriedades únicas e úteis não encontradas em materiais naturais. Na maioria dos casos, eles são preparados empilhando manualmente uma camada sobre a outra em um processo demorado e trabalhoso.

Publicado na semana passada na revista Nano Letters , o estudo - liderado por pesquisadores do National Graphene Institute (NGI) - descreve a síntese de uma heteroestrutura de van der Waals que consiste em camadas atômicas alternadas de 1T e 1H TaS2. 1T e 1H TaS2 são polimorfos diferentes (materiais com a mesma composição química, mas com variação no arranjo atômico) de TaS2 com propriedades completamente diferentes – o primeiro isolante, o segundo supercondutor em baixas temperaturas.

A nova heteroestrutura foi obtida através da síntese de 6R TaS2 (um tipo raro de TaS2, com estrutura em camadas alternadas de 1T e 1H) por meio de um processo conhecido como "transição de fase" em alta temperatura (800˚C). Devido à sua estrutura incomum, este material mostra a coexistência de ondas de supercondutividade e densidade de carga, um fenômeno muito raro.

O Dr. Amritroop Achari, que liderou o experimento, disse:"Nosso trabalho apresenta um novo conceito para projetar heteroestruturas em massa. A nova metodologia permite a síntese direta de heteroestruturas em massa de 1T-1H TaS2 por uma transição de fase de um 1T TaS2 prontamente disponível. Nós acredito que nosso trabalho fornece avanços significativos em ciência e tecnologia."

Colaboração internacional

O trabalho foi realizado em colaboração com cientistas do Centro de Excelência NANOlab da Universidade de Antuérpia, Bélgica. Sua análise de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução provou inequivocamente a estrutura hetero-camada 1T-1H alternada de 6R TaS2 pela primeira vez e abriu o caminho para interpretar os resultados.

O professor Milorad Milošević, o pesquisador principal da Universidade de Antuérpia, comentou:"Esta demonstração de uma estrutura em camadas isolante-supercondutora alternada em 6R TaS2 abre uma infinidade de questões intrigantes relacionadas ao comportamento anisotrópico deste material em campo magnético aplicado e corrente, emergente física de Josephson, emissão de terahertz etc., em analogia com cupratos em massa e supercondutores à base de ferro."

As descobertas podem, portanto, ter um impacto generalizado na compreensão da supercondutividade 2D, bem como no design de materiais avançados para dispositivos baseados em junções de terahertz e Josephson, uma pedra angular da tecnologia quântica de segunda geração. + Explorar mais

Novo método de simulação quântica esclarece propriedades correlacionadas do material complexo 1T -TaS2