Дослідники з Корнелльського університету досягли значного прориву у виробництві надпровідників, розробивши інноваційний метод, що поєднує полімерну хімію з адитивним виробництвом (3D-друком).
Цей новий підхід, який використовує інтеграцію м'яких матеріалів і 3D-друку, відкриває шлях до вдосконалень у таких сферах, як технологія МРТ та квантові комп'ютери наступного покоління. Ключовим досягненням є критичне магнітне поле, досягнуте ніобієм нітридом, яке за допомогою цієї нової техніки становить від 40 до 50 Тесла. Це абсолютний рекорд для цього матеріалу, що є критично важливим для його функціонування в умовах надзвичайно сильних магнітних полів, подібних до тих, що використовуються в передовому медичному обладнанні.
Професор Ульріх Віснер, керівник проєкту, зазначив прямий зв'язок між молярною масою полімерів та кінцевою надпровідною продуктивністю, зв'язок, який раніше не був встановлений. Цей прорив є кульмінацією майже десятиліття досліджень. Команда Корнелльського університету вперше продемонструвала у 2016 році, як блок-сополімери можуть самостійно збиратися в структури, корисні для формування надпровідників. До 2021 року було підтверджено, що ці методи на основі м'яких матеріалів можуть конкурувати з традиційними техніками.
Поточний процес означає подальший якісний стрибок, пропонуючи систему "один горщик", яка оминає численні етапи, типові для традиційного 3D-друку пористих матеріалів. Нова техніка організовує надпровідні матеріали на трьох різних рівнях: атомний рівень кристалічних ґраток, мезоструктурні ґратки, керовані самозбіркою сополімерів, та макроскопічні ґратки, безпосередньо вироблені 3D-друком. Процес починається з чорнила, що складається з сополімерів та наночастинок, яке самостійно збирається під час друку. Подальша термічна обробка перетворює матеріал на пористий кристалічний надпровідник з безпрецедентними властивостями.
Отримана пориста архітектура забезпечує рекордну внутрішню площу поверхні для композитних надпровідників, що є ідеальною характеристикою для розробки нових квантових матеріалів. Дослідники активно тестують інші сполуки, такі як нітрид титану, з метою створення тривимірних структур, які важко досягти традиційними методами. Ця робота стала можливою завдяки міждисциплінарній команді хіміків, фізиків та матеріалознавців, що підкреслює критичну роль міждисциплінарної співпраці у розширенні меж досліджень.
За словами Віснера, нова методологія може прокласти шлях до покоління надпровідників з індивідуальними властивостями, виготовлених простіше та масштабованіше, ніж будь-коли раніше. Цей прорив може суттєво вплинути на розвиток медичних технологій, таких як МРТ, роблячи їх більш доступними та ефективними, а також прискорити прогрес у галузі квантових обчислень, де стабільність і продуктивність надпровідників є ключовими.