Een team van scheikundigen, ingenieurs, materiaalwetenschappers en natuurkundigen van Princeton University, Rutgers University en de University of Regensburg heeft een chemische exfoliatietechniek ontwikkeld om wolfraamdisulfide-inkt met een dikte van één molecuul te produceren. De groep beschrijft hun techniek in een artikel dat in het tijdschrift is gepubliceerd Wetenschappelijke vooruitgang.
Terwijl het onderzoek naar de creatie van echt bruikbare kwantumcomputers voortgaat, blijven wetenschappers zoeken naar nieuwe materialen die dergelijke machines zouden kunnen ondersteunen. In deze nieuwe poging onderzocht het onderzoeksteam manieren om zeer koude circuits in kwantumcomputers te printen met behulp van supergeleidende inkt.
De nieuwe methode omvatte een materiaal dat bestond uit lagen wolfraamdisulfide en kalium. De onderzoekers exfolieerden het materiaal door het in een zwavelzuuroplossing te dompelen. Dit loste het kalium op en liet enkele molecuullagen van wolfraamdisulfide achter. De laatste stap omvatte het spoelen van het zuur en de restanten erin, waarbij de wolfraamlagen in een bak met water bleven hangen. In deze staat ontdekten de onderzoekers dat de lagen wolfraamdisulfide gebruikt kunnen worden als een vorm van inkt die op verschillende soorten oppervlakken kan worden gedrukt, zoals plastic, silicium of glas. Dit liet een één molecuul dikke laag op het materiaal achter.
De coating bleef 30 dagen stabiel bij kamertemperatuur zonder dat een beschermende coating nodig was. Door het af te koelen tot 7,3K werd de coating supergeleidend, zelfs nadat het een tijdje in de open lucht had gestaan. Het onderzoeksteam merkt op dat dit suggereert dat de inkt zonder speciale apparatuur kan worden vervoerd naar een locatie waar het vervolgens kan worden ingevroren voor gebruik als supergeleider. Ze suggereren verder dat het vanwege de eenvoud van het proces vrij eenvoudig zou moeten zijn om het te industrialiseren.
Ze concluderen dat de inkt zou kunnen worden gebruikt in kwantumcomputers of MRI-machines waar onderdelen al tot de noodzakelijke temperaturen zijn gekoeld. Het team is vervolgens van plan om de mogelijkheid te testen om een soortgelijk proces te gebruiken om supergeleidende coatings te maken bij hogere temperaturen.
Meer informatie:
Xiaoyu Song et al, Synthese van een waterige, luchtstabiele, supergeleidende 1T’-WS 2 monolaag inkt, Wetenschappelijke vooruitgang (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add6167
Tijdschrift informatie:
Wetenschappelijke vooruitgang