Ученые создали алмазную подложку для сверхпроводящих детекторов
Алмазы известны не только своей привлекательной формой и прозрачностью, но и рядом физико-механических свойств: высокой твердостью, теплопроводностью, большим показателем преломления. Чтобы применять алмазы в оптике, электронике и электрохимии, их подвергают металлизации — наносят на матрицу алмаза тонкий слой переходного металла. Группа ученых из Сколтеха, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и других ведущих научных организаций выяснила, как улучшить адгезию алмаза — то есть связь между алмазом и переходным металлом — с помощью ниобия.
Работа опубликована в журнале Journal of Alloys and Compounds. «У алмаза есть два ограничения, связанные с синтезом больших пластин и его металлизацией: когда мы начинаем металлизировать алмаз, то большинство контактов на нем не держится. Например, когда мы работали над детекторами для ионизирующего излучения и наносили золото и другие материалы, адгезия контактов к алмазу была очень плохой. В тот момент мы задались вопросом, как можно улучшить адгезию контактов к алмазу», — объяснил соавтор исследования, старший преподаватель в Центре технологий материалов Сколтеха Станислав Евлашин.
Один из наиболее эффективных способов металлизации алмазов — его спекание с такими металлами, как титан, хром, кремний, тантал, цирконий и другими. При их взаимодействии с углеродом формируется слой карбида металла. Авторы исследования остановили свой выбор на ниобии из-за его способности образовывать химически стабильные пленки карбидов ниобия на поверхности алмаза, которые отличаются хорошей сверхпроводимостью, высокой температурой плавления и механической прочностью.
«Мы попытались сделать сверхпроводник на поверхности алмаза и пришли к тому, что если на нее наносить ниобий, а потом его отжигать и получать карбид ниобия, то при отжиге происходит химическая реакция с поверхностью и возникают следующие превращения: пленка ниобия после нагрева переходит в соединение Nb₂C, и после дальнейшего нагрева больше 1200 градусов она переходит в NbC», — продолжил Станислав Евлашин.
«Теоретические расчеты постоянной решетки карбида ниобия в зависимости от концентрации дефектов по углероду — зачастую в эксперименте наблюдается дефицит углерода — показали, что использованный способ синтеза карбида ниобия на алмазе позволяет получать карбид ниобия высокого качества, с параметром решетки, близкой к бездефектному материалу. Расчеты сверхпроводящих характеристик карбида ниобия показали сверхпроводящий переход при температуре 19,4 K, что оказалось близким к экспериментально измеренному значению. Полученный результат также говорит о высоком качестве экспериментально полученной пленки», — пояснил соавтор исследования, профессор Проектного центра по энергопереходу Александр Квашнин.
«Стоит отметить, что низкая концентрация дефектов в полученном карбиде ниобия приводит к достаточно высоким значениям электронной диффузии, в сравнении с другими сплавами на основе ниобия. А это совместно с наблюдаемыми сверхпроводящими характеристиками представляет практический интерес для устройств квантового детектирования», — добавила соавтор исследования, научный сотрудник Московского педагогического государственного университета Анна Колбатова.
Исследователи пришли к выводу, что полученный карбид ниобия обладает свойством сверхпроводимости. Если наносить эту пленку на поверхность алмаза, то за счет высокой теплопроводности можно делать сверхчувствительные детекторы. Обнаруживать сигналы поможет высокий теплоотвод в алмазе — он происходит намного быстрее, чем в других материалах.
Работа выполнена в рамках двух грантов РНФ. Проект «Исследование влияния легирующих элементов на электрохимические характеристики наноструктурированных углеродных материалов для создания перспективных источников тока» нацелен на получение результатов, которые могут быть использованы для создания электрохимических источников нового поколения. В рамках проекта «Новое поколение квантовых детекторов и источников одиночных фотонов на основе двумерных Ван-дер-Ваальс структур» ведется работа над устройствами для квантового детектирования, которые должны превзойти по характеристикам устройства, созданные с помощью традиционных технологий нанопроизводства. В работе над исследованием также приняли участие ученые Юлия Бондарева, Федор Федоров, Александр Егоров и Никита Мацокин.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно