Forskare från Weizmann-institutet har tagit ett kvantkliv mot att förstå fenomenet som kallas supraledning:De har skapat världens minsta SQUID – en enhet som används för att mäta magnetfält – som har slagit världsrekord för känslighet och upplösning.

Supraledning är ett kvantfenomen som bara uppstår när vissa material kyls till extremt låga temperaturer. Sedan, de förlorar allt motstånd mot strömmen av elektricitet och driver ut magnetfälten inom dem. Även om det används i allt från MRI-skannrar till partikelacceleratorer, forskare förstår fortfarande inte helt fysiken som ligger till grund för supraledares beteende. Bland annat, supraledande material finns i själva SQUIDs som används för att mäta supraledande egenskaper:SQUID står för Superconducting Quantum Interference Device.

Nano-SQUIDs placeras på sonder för att skanna och mäta magnetfältet vid olika punkter på ett prov, bildar en bild av hela ytan – lite som att skapa en värmekarta över en hand genom att mäta dess temperatur på enskilda punkter på fingrarna och handflatorna.

Även mycket känsliga Bläckfiskar erbjuder geometriska utmaningar när det gäller att skanna material:De måste vara så små som möjligt för att uppnå högsta bildupplösning, och de måste komma så nära provet som möjligt för att avbilda de minsta magnetiska egenskaperna. Postdoktorer Drs. Yonathan Anahory och Denis Vasyukov, och doktorand Lior Embon, tillsammans med sina kollegor i labbet hos prof. Eli Zeldov på avdelningen för kondenserad materiens fysik, har antagit utmaningen – som rapporterats i Naturens nanoteknik – tack vare en unik uppställning:De tog ett ihåligt kvartsrör och drog det till en mycket vass spets; lyckades sedan tillverka en SQUID som omgärdar spetsen som bara mätte 46 nm i diameter – den minsta SQUID hittills. De konstruerade sedan ett skanningsmikroskop runt spetsen – en prestation som gjorde det möjligt för dem att få magnetiska bilder på avstånd så små som några nanometer från provet. Nuvarande tillverkningsmetoder för SQUIDs begränsar deras storlek och deras förmåga att komma mycket nära en yta.

"Vi har det motsatta problemet:vi måste förhindra att sonden "kraschar" in i provet, " säger Embon. "Medan det finns Bläckfiskar med högre känslighet för enhetliga magnetfält, kombinationen av hög känslighet, sondens närhet till provet och dess små dimensioner gör att enhetens totala noggrannhet slår rekord." Denna "nano-SQUID-på-spets" kan, i framtiden, kunna mäta magnetfältet från snurrandet av en enstaka elektron – magnetisk avbildnings Heliga Graal.

Enligt Zeldov, som redan använder den nya enheten för att undersöka supraledande fenomen i sitt labb, denna uppfinning kommer förhoppningsvis inte bara att leda till en bättre förståelse av supraledning och virvelflöde för effektiv tillämpning av supraledareteknologi, men kommer att hjälpa till att få insikter i nya fysiska fenomen. Som en överraskning, extra bonus, den nya SQUID verkar kunna mäta många andra material än supraledare.