Zürichin yliopiston (UZH) fyysikot tutkivat uuden luokan topologisia eristeitä, joiden johtavat ominaisuudet ovat kiteiden reunoilla niiden pinnan sijaan. Tutkimusryhmä, joka koostui UZH:n tutkijoiden lisäksi kansainvälisistä kollegoista, kutsuvat uutta materiaaliluokkaa "korkeamman asteen topologisiksi eristeiksi".
Johtavien reunojen epätavallinen vahvuus tekee nämä eristeet erityisen mielenkiintoisiksi. Topologisten elektronien virtausta ei voida pysäyttää häiriöillä tai epäpuhtauksilla. Jos epätäydellisyys pääsee virran tielle, se yksinkertaisesti virtaa epäpuhtauden ympärillä.
Lisäksi kiteen reunoja ei tarvitse erityisesti valmistaa sähkövirran johtamiseksi. Jos kide rikkoutuu, uudet reunat kuljettava myös automaattisesti virtaa. – Yksi mielenkiintoisimmista seikoista on se, että sähköä voidaan ainakin teoriassa johtaa ilman häviötä, sanoo UZH:n professori Titus Neupert.
Tutkimus tukeutuu enimmäkseen teoreettisiin näkökohtiin. Tutkijat ovat tosin ehdottaneet tina-telluridia ensimmäisenä yhdisteenä näiden uusien ominaisuuksien osoittamiseksi.
Tutkijat toivovat, että tulevia korkeamman asteen topologisista eristeistä valmistettuja nanolankoja voidaan käyttää johteiksi sähköisissä virtapiireissä. Niitä voitaisiin yhdistää magneettisten ja suprajohtavien materiaalien kanssa ja käyttää kvanttitietokoneiden rakentamiseen.
Aalto-yliopiston tutkijat ovatkin jo julkaisseet tuloksia topologisten suprajohteiden ja eristeiden soveltamisesta. Tutkijoiden mukaan niitä voisi hyödyntää häviöttömissä komponenteissa, joita tarvitaan kvanttitietokoneisiin.
Topologisten suprajohteiden reunoja pitkin kulkee virran lisäksi erikoisia Majorana-hiukkasia, joiden uskotaan voivan toimia kvanttitietokoneiden peruslaskentayksikköinä eli kvanttibitteinä.
Tähän asti topologiset materiaalit on pitänyt räätälöidä ja järjestää täydellisen säännöllisiksi hilarakenteiksi. Nyt on osoitettu, että täysin sattumanvaraisesti muodostuneen materiaalin voi saada toimimaan topologisena suprajohteena.
- Topologisien suprajohteiden valmistaminen ja mahdollinen teollinen tuotanto voisi olla nykyisiä menetelmiä huomattavasti helpompaa, nopeampaa ja halvempaa, toteaa tutkimusryhmän johtaja, dosentti Teemu Ojanen.
Rutgersin yliopiston johtama fyysikkojen ryhmä on puolestaan kokeillut magneettista topologista eristettä. Kehitetty materiaaliyhdistelmä voi käyttäytyä kuin magneetti ja johtaa sähköä alhaisessa lämpötilassa ilman energiahäviötä. Tutkijoiden mukaan sitä voisi ainakin periaatteessa käyttää piipiirien elektronisiin yhteyksiin ja kvanttitietokoneen rakentamisessa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 12.6.2018
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
