Uso de exfoliación química para producir tinta superconductora de disulfuro de tungsteno

Informe del 23 de marzo de 2023

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por Bob Yirka, Phys.org

Un equipo de químicos, ingenieros, científicos de materiales y físicos de la Universidad de Princeton, la Universidad de Rutgers y la Universidad de Regensburg ha desarrollado una técnica de exfoliación química para producir tinta de disulfuro de tungsteno de una sola molécula de espesor. El grupo describe su técnica en un artículo publicado en la revista Science Advances.

A medida que continúa la investigación sobre la creación de computadoras cuánticas verdaderamente útiles, los científicos continúan buscando nuevos materiales que puedan soportar tales máquinas. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación buscó formas de imprimir circuitos muy fríos dentro de computadoras cuánticas usando tinta superconductora.

El nuevo método involucró un material que consiste en capas de disulfuro de tungsteno y potasio. Los investigadores exfoliaron el material sumergiéndolo en una solución de ácido sulfúrico. Esto disolvió el potasio y dejó capas de disulfuro de tungsteno de una sola molécula. El paso final consistió en enjuagar el ácido y los restos, dejando las capas de tungsteno suspendidas en una tina de agua. En este estado, los investigadores encontraron que las capas de disulfuro de tungsteno podrían usarse como una forma de tinta que podría imprimirse en varios tipos de superficies, como plástico, silicona o vidrio. Esto dejó una capa de una molécula de espesor en el material.

El revestimiento se mantuvo estable a temperatura ambiente sin necesidad de un revestimiento protector durante 30 días. Enfriarlo a 7,3 K hizo que el recubrimiento fuera superconductor, incluso después de haberlo dejado al aire libre durante un período de tiempo. El equipo de investigación señala que esto sugiere que la tinta podría transportarse sin necesidad de equipo especial a un sitio donde luego podría congelarse para usarla como superconductor. Sugieren además que, debido a la simplicidad del proceso, debería ser bastante fácil industrializarlo.

Concluyen que la tinta podría usarse en computadoras cuánticas o máquinas de resonancia magnética donde las piezas ya estarían enfriadas a las temperaturas necesarias. A continuación, el equipo planea probar la posibilidad de usar un proceso similar para crear recubrimientos superconductores a temperaturas más altas.

Más información: Xiaoyu Song et al, Síntesis de una tinta monocapa 1T′-WS 2 acuosa, estable al aire y superconductora, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add6167

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