Работа СКВИДов (сверхпроводящих квантовых интерференционных устройств) основана на двух квантовых эффектах: туннелировании куперовских пар через несверхпроводящий барьер ( эффект Джозефсона) и квантовании потока магнитного поля через замкнутый сверхпроводящий контур с джозефсоновскими контактами. При этом максимальный сверхток в контуре оказывается периодической функцией магнитного потока, что позволяет изготавливать из СКВИДов очень чувствительные датчики магнитного поля.

Рис.1 Изображение СКВИДа, полученное методом атомной силовой микроскопии. CNT – углеродная нанотрубка; G1 и G2 – электрические затворы.

Французские ученые из нескольких исследовательских центров CNRS, используя современную нанотехнологию, сконструировали СКВИД с джозефсоновскими контактами из однослойной углеродной нанотрубки (рис. 1.). После осаждения нанотрубки на подложку ее точное расположение определяли с помощью атомного силового микроскопа, а затем петли СКВИДа и контакты формировали методом электронно-лучевой литографии. Эксперименты проводили при температуре 35 мК. Из-за малых размеров нанотрубочных контактов (длина около 200 нм, толщина около 1 нм) их электронные энергетические спектры являются дискретными, как в квантовых точках. Это позволяет "включать" и "выключать" сверхток за счет сдвига размерно-квантованных уровней нанотрубки относительно уровня Ферми в сверхпроводнике путем подачи напряжения на электрические затворы. Такой СКВИД можно использовать, например, для изучения процессов перемагничивания наночастицы или даже единичной молекулы, если поместить ее на один из двух контактов (поперечные размеры молекулы и нанотрубки примерно равны друг другу, поэтому коэффициент связи магнитного момента молекулы с контуром оказывается гораздо больше, чем в обычных СКВИДах). Кроме того, в этих СКВИДах становится возможным простой электрический контроль направления сверхтока в контактах. Интересно, что при сильном сдвиге энергетических уровней нанотрубки относительно энергии Ферми сверхток хоть и уменьшается в 10 - 1000 раз, но не обращается в нуль. Причина этого эффекта пока осталась невыясненной. Исследователи полагают, что он может быть связан с процессами туннелирования более высокого порядка.

Источник информации - заметка Л.Опенова в бюллетене ПерсТ, выпуск 17 за 2006 г.