Descripción del proyecto
Hacia el diseño de superconductores a temperatura ambiente de átomo en átomo
Los superconductores son un grupo diverso de materiales que incluyen metales, cerámica, materiales orgánicos y semiconductores muy dopados en los que los electrones saltan de un átomo a otro sin resistencia. A pesar de su diversidad, son enigmas esquivos difíciles de diseñar, especialmente los que tienen superconductividad a temperaturas fácilmente alcanzables con procesos sencillos. El proyecto DESIQM, financiado con fondos europeos, está desarrollando una técnica revolucionaria para crear interacciones electrónicas sintonizables. El paradigma de diseño ascendente de átomo por átomo superará por primera vez obstáculos importantes y allanará el camino hacia los superconductores de diseño a temperatura ambiente a partir de metamateriales cuánticos interactivos.
Objetivo
Despite intense research activity, most new superconductors are discovered by chance, rather than by deliberate design. Consequently, they have limited tunability, which has plagued progress towards a room-temperature demonstration. In particular, electron interactions are extremely challenging to tune, but are assumed to be vital in most high-temperature superconductors. Here I introduce a new paradigm for the bottom-up fabrication of custom-designed superconductors, called interacting quantum metamaterials. These metamaterials are precisely constructed, one atom at a time, using a scanning tunneling microscope. They inherit tunable, strong electron interactions from their unique substrate: a topological Kondo insulator (TKI). A TKI substrate neatly overcomes the two impediments for interacting quantum metamaterials: it hosts quasiparticles that move slow enough to interact with one another, and it is a true topological bulk insulator, which electrically confines these quasiparticles to the surface, where they are easily accessed and manipulated. By rearranging surface atoms, I will create metamaterial geometries that localize these novel TKI surface quasiparticles in order to mimic the parent state of many high-temperature superconductors, a Mott-like insulator. Then, I will adjust the electron concentration by tip-induced electrostatic gating and behold the onset of superconductivity in a fully tunable experimental platform. These results will open a new path to room-temperature superconductors, leading to highly efficient power transmission and storage, which can reduce CO2 emissions and slow climate change.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
OX1 2JD Oxford
Reino Unido