Peneliti telah mencapai superkonduktivitas pada germanium, semikonduktor umum, dengan mendopingnya secara presisi menggunakan atom galium. Terobosan ini, yang dirinci dalam studi baru, dapat memungkinkan perangkat kuantum dan elektronik kriogenik yang lebih efisien. Bahan ini menghantarkan listrik dengan resistansi nol pada 3,5 Kelvin.
Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah berusaha menggabungkan sifat semikonduktor seperti germanium dengan superkonduktivitas, yang memungkinkan arus listrik mengalir tanpa hambatan. Germanium, yang banyak digunakan dalam chip komputer dan serat optik, menjadi dasar elektronik modern, tetapi menginduksi superkonduktivitas terbukti menantang karena kebutuhan pengaturan atom yang presisi.
Sebuah tim yang dipimpin oleh peneliti dari New York University, University of Queensland, ETH Zurich, dan Ohio State University berhasil dengan menggunakan epitaksi sinar molekuler untuk memasukkan atom galium ke dalam lapisan tipis germanium. Proses doping ini, yang dipandu oleh metode sinar-X canggih, menciptakan struktur kristal stabil di mana galium menggantikan atom germanium, memungkinkan pasangan elektron untuk superkonduktivitas pada 3,5 Kelvin, atau sekitar -453 derajat Fahrenheit.
"Mendirikan superkonduktivitas pada germanium... dapat berpotensi merevolusi puluhan produk konsumen dan teknologi industri," kata Javad Shabani, fisikawan di New York University dan direktur Center for Quantum Information Physics-nya.
Studi tersebut, yang diterbitkan di Nature Nanotechnology pada 2025, menyoroti aplikasi potensial dalam sirkuit kuantum dan elektronik berdaya rendah. Peter Jacobson, fisikawan di University of Queensland, mencatat bahwa bahan ini memungkinkan antarmuka bersih antara wilayah superkonduktor dan semikonduktor, yang esensial untuk perangkat kuantum yang dapat diskalakan. "Bahan-bahan ini dapat menjadi dasar sirkuit kuantum masa depan, sensor, dan elektronik kriogenik berdaya rendah," kata Jacobson.
Tidak seperti pendekatan sebelumnya yang menyebabkan cacat kristal, metode ini memastikan struktur seragam yang kompatibel dengan lapisan silikon, mengurangi penyerapan sinyal dalam teknologi kuantum. David Cardwell di University of Cambridge menggambarkannya sebagai potensial transformatif untuk komputasi kuantum, yang memerlukan pendinginan super. Pekerjaan ini menerima dukungan parsial dari Office of Scientific Research Angkatan Udara AS.