भविष्य की इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकियाँ अद्वितीय सामग्रियों की खोज पर निर्भर करती हैं। हालाँकि, कभी-कभी परमाणुओं की प्राकृतिक रूप से बनी टोपोलॉजी नए भौतिक प्रभाव पैदा करना मुश्किल बना देती है। इस समस्या को हल करने के लिए, ज्यूरिख विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक अब एक समय में एक परमाणु के सुपरकंडक्टर्स की इंजीनियरिंग करने में सफल रहे हैं, जिससे पदार्थ की नई अवस्थाएँ बनती हैं।
भविष्य का कंप्यूटर कैसा दिखेगा? यह कैसे काम करेगा? इन सवालों के जवाब ढूंढना मौलिक भौतिकी अनुसंधान का एक प्रमुख चालक है। शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक्स में आगे के विकास से लेकर न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग और क्वांटम कंप्यूटर तक कई संभावित परिदृश्य हैं।
इन सभी दृष्टिकोणों में जो समानता है वह यह है कि वे नवीन भौतिक प्रभावों पर आधारित हैं, जिनमें से कुछ की अब तक केवल सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई है। इस प्रभाव को पैदा करने के लिए शोधकर्ता अत्याधुनिक उपकरणों का उपयोग करके नई क्वांटम सामग्री खोजने के लिए अथक प्रयास कर रहे हैं। लेकिन क्या होगा यदि प्राकृतिक रूप से उत्पन्न होने वाली कोई उपयुक्त सामग्री न हो?
नेचर फिजिक्स में प्रकाशित एक हालिया अध्ययन में, यूजेडएच प्रोफेसर टाइटस न्यूपर्ट के शोध समूह ने संभावित समाधान का प्रस्ताव देने के लिए जर्मनी के हाले में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ माइक्रोस्ट्रक्चर फिजिक्स में भौतिकविदों के साथ मिलकर काम किया। शोधकर्ता अणु-परमाणु आवश्यक सामग्री स्वयं बनाते हैं।
उनका शोध नए प्रकार के सुपरकंडक्टर्स पर केंद्रित है, जो विशेष रूप से दिलचस्प हैं क्योंकि कम तापमान पर उनका प्रतिरोध शून्य होता है। सुपरकंडक्टर्स, जिन्हें कभी-कभी "आदर्श चुंबक" कहा जाता है, चुंबकीय क्षेत्रों के साथ उनकी असाधारण बातचीत के कारण कई क्वांटम कंप्यूटरों में उपयोग किए जाते हैं। सैद्धांतिक भौतिकविदों ने विभिन्न सुपरकंडक्टिंग स्थितियों का अध्ययन और भविष्यवाणी करने में वर्षों बिताए हैं। प्रोफेसर न्यूपर्ट ने कहा, "हालांकि, अब तक सामग्रियों में केवल कुछ सुपरकंडक्टिंग स्थितियों की पुष्टि की गई है।"
अपने रोमांचक सहयोग में, हार्वर्ड के शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की कि नए सुपरकंडक्टिंग चरण बनाने के लिए परमाणुओं को कैसे व्यवस्थित किया जाना चाहिए, और जर्मन टीम ने प्रासंगिक टोपोलॉजी को प्राप्त करने के लिए प्रयोग किए। उन्होंने परमाणु परिशुद्धता के साथ परमाणुओं को सही स्थान पर ले जाने और जमा करने के लिए स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया।
सिस्टम के चुंबकीय और अतिचालक गुणों को मापने के लिए भी इसी विधि का उपयोग किया जाता है। सुपरकंडक्टिंग नाइओबियम की सतह पर क्रोमियम परमाणुओं को जमा करके, शोधकर्ताओं ने दो नए प्रकार की सुपरकंडक्टिविटी बनाई। धातु के परमाणुओं और अणुओं में हेरफेर करने के लिए पहले भी इसी तरह के तरीकों का इस्तेमाल किया गया है, लेकिन अब तक, द्वि-आयामी सुपरकंडक्टर्स बनाना संभव नहीं हो पाया है।
परिणामों ने न केवल भौतिकविदों की सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की पुष्टि की, बल्कि उन्हें यह अनुमान लगाने का कारण भी दिया कि इस पद्धति का उपयोग करके पदार्थ की अन्य नई अवस्थाएँ क्या बनाई जा सकती हैं और भविष्य के क्वांटम कंप्यूटरों में उनका उपयोग कैसे किया जा सकता है।