Utilizzo dell'esfoliazione chimica per produrre inchiostro superconduttore al disolfuro di tungsteno

Rapporto del 23 marzo 2023

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di Bob Yirka, Phys.org

Un team di chimici, ingegneri, scienziati dei materiali e fisici dell’Università di Princeton, della Rutgers University e dell’Università di Ratisbona ha sviluppato una tecnica di esfoliazione chimica per produrre inchiostro al disolfuro di tungsteno dello spessore di una singola molecola. Il gruppo descrive la loro tecnica in un articolo pubblicato sulla rivista Science Advances.

Mentre continua la ricerca sulla creazione di computer quantistici veramente utili, gli scienziati continuano a cercare nuovi materiali che potrebbero supportare tali macchine. In questo nuovo sforzo, il gruppo di ricerca ha cercato di trovare modi per stampare circuiti molto freddi all’interno dei computer quantistici utilizzando inchiostro superconduttore.

Il nuovo metodo prevedeva un materiale costituito da strati di disolfuro di tungsteno e potassio. I ricercatori hanno esfoliato il materiale immergendolo in una soluzione di acido solforico. Questo ha sciolto il potassio e ha lasciato strati monomolecolari di disolfuro di tungsteno. Il passaggio finale prevedeva il risciacquo dell'acido e dei residui in esso contenuti, lasciando gli strati di tungsteno sospesi in una vasca d'acqua. In questo stato, i ricercatori hanno scoperto che gli strati di disolfuro di tungsteno potrebbero essere usati come una forma di inchiostro che potrebbe essere stampato su vari tipi di superfici, come plastica, silicio o vetro. Ciò ha lasciato un rivestimento dello spessore di una molecola sul materiale.

Il rivestimento è rimasto stabile a temperatura ambiente senza la necessità di un rivestimento protettivo per 30 giorni. Il raffreddamento a 7,3 K ha reso il rivestimento superconduttivo, anche dopo essere stato lasciato all'aria aperta per un periodo di tempo. Il gruppo di ricerca osserva che ciò suggerisce che l'inchiostro potrebbe essere trasportato senza la necessità di attrezzature speciali in un sito dove potrebbe poi essere congelato per essere utilizzato come superconduttore. Suggeriscono inoltre che, data la semplicità del processo, dovrebbe essere abbastanza facile industrializzarlo.

Concludono che l’inchiostro potrebbe essere utilizzato nei computer quantistici o nelle macchine per la risonanza magnetica dove le parti sarebbero già raffreddate alle temperature necessarie. Il team prevede poi di testare la possibilità di utilizzare un processo simile per creare rivestimenti superconduttori a temperature più elevate.

Maggiori informazioni: Xiaoyu Song et al, Sintesi di un inchiostro monostrato 1T′-WS 2 acquoso, stabile all'aria e superconduttore, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add6167

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