게이오 대학교 이공학부의 마키 히데유키 교수 등은 카본 나노튜브를 템플릿으로 하여 세계 최소 클래스의 초극세 초전도 나노와이어를 실현하고 실리콘 칩 상의 디바이스화에 의해 미소한 초전도체로 나타나는 특이 초전도 현상 관측에 성공했다고 발표했다.본 연구 성과는 국립연구개발법인물질·재료연구기구의 모리야마 고사 주임연구원, 국립대학법인 군마대학 이공학부의 모리타카 사준 교수와 공동연구에 의한 것이다.
초전도는 비교적 매크로 크기로 양자 현상이 발현되고, 전자 디바이스, 광전자 디바이스, 양자 컴퓨터 등으로 실용화되고 있지만, 이 초전도체를 나노미터 오더로 미세화한 경우, 매크로에는 없는 새로운 초전도 현상이 나타날 것으로 기대된다.그러나 많은 초전도 재료는 미세화가 진행되는 반도체 재료에 비해 미세 가공이 어렵고, 미소한 초전도체를 이용한 디바이스의 실현을 막는 원인이라고 한다.
이번에 탄소나노튜브와 초전도체 질화니오븀(NbN)을 하이브리드화시킴으로써 최소 약 10나노미터 폭의 초극세 초전도 나노와이어 제작에 성공했다.게다가, 이 초전도 나노와이어 양단에 전극 구조를 제작하여 전자 디바이스화한 결과, 저온으로 할수록 초전도 상태가 파괴되어 저항이 올라가는 초현상(초전도-절연체 전이)이나 자속이 초전도 나노와이어를 가로질러 터널링하는 현상(양자 위상 슬립) 등 특이한 초전도 현상의 관측에 성공했다.
이번 연구에서는, 초전도 디바이스로 실용화되고 있는 질화니오븀 초전도체로 나노 와이어의 제작에 성공한 것, 실리콘 칩상에서 전자 디바이스화에도 성공하고 있기 때문에, 양자 비트나 초 고감도 광검출기와 같은 새로운 초전도 양자 디바이스 응용이 기대된다.
