Молекулы ДНК стали сверхпроводниками наноразмера

Международному коллективу учёных впервые удалось создать трёхмерный сверхпроводящий наноматериал. Nature Communications Молекулы ДНК помогли учёным сделать ещё один шаг вперёд в развитии науки и технологий. На сей раз в том, что касается сверхпроводников.

Свойство самосборки молекул ДНК помогло исследователям сделать первые в мире объёмные сверхпроводники, поскольку ранее далее 1D- и 2D-сверхпроводников на кремниевой подложке учёным продвинуться не удавалось. Сейчас к сверхпроводящим проводам и плёнкам добавятся 3D-сверхпроводники.

Специалисты американских Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Колумбийского университета совместно с израильскими коллегами из Университета Бар-Илан выяснили, что самособирающиеся молекулы ДНК могут стать основой для сверхпроводников, если предварительно задать молекулам необходимую конфигурацию.

Поскольку ДНК сама по себе крайне хрупка, чтобы превратить её в нечто прикладное для использования, молекулы используют в качестве своеобразного каркаса. Затем получившуюся структуру покрывают диоксидом кремния, который придаёт необходимую прочность. На основе этой архитектуры уже можно создавать неорганические структуры. Подобная технология известна более полутора десятков лет, но ещё никогда не применялась для создания сверхпроводников.

Как отмечают авторы работы, результаты которой описаны в научном журнале Nature Communications, проведённые эксперименты показали работоспособность новой технологии. На каркас из покрытой диоксидом кремния ДНК наносится кремниевая подложка, которая затем испаряется, оставляя на поверхности структуры ниобий. Основной трудностью является равномерность покрытия сверхпроводника — тот же ниобий должен равномерно закрыть всю поверхность каркаса, но при этом не «пропитать» его насквозь, чтобы не вызывать замыкания при использовании.