En los materiales superconductores, la corriente eléctrica fluirá sin ninguna resistencia. Existen bastantes aplicaciones prácticas de este fenómeno; sin embargo, muchas preguntas fundamentales siguen sin respuesta. El profesor asociado Justin Ye, jefe del grupo de Física de Dispositivos de Materiales Complejos de la Universidad de Groningen, estudió la superconductividad en una doble capa de disulfuro de molibdeno y descubrió nuevos estados superconductores. Los resultados se publicaron en la revista Nature Nanotechnology el 4 de noviembre.

Se ha demostrado superconductividad en cristales monocapa de, por ejemplo, disulfuro de molibdeno o disulfuro de tungsteno que tienen un espesor de sólo tres átomos. "En ambas monocapas, existe un tipo especial de superconductividad en el que un campo magnético interno protege el estado superconductor de los campos magnéticos externos", explica Ye. La superconductividad normal desaparece cuando se aplica un gran campo magnético externo, pero esta superconductividad de Ising está fuertemente protegida. Incluso en el campo magnético estático más fuerte de Europa, que tiene una fuerza de 37 Tesla, la superconductividad del disulfuro de tungsteno no muestra ningún cambio. Sin embargo, aunque es fantástico tener una protección tan fuerte, el próximo desafío es encontrar una manera de controlar este efecto protector mediante la aplicación de un campo eléctrico.

Nuevos estados superconductores

Ye y sus colaboradores estudiaron una doble capa de disulfuro de molibdeno: "En esa configuración, la interacción entre las dos capas crea nuevos estados superconductores". Creaste una doble capa suspendida, con un líquido iónico en ambos lados que puede usarse para crear un campo eléctrico a través de la bicapa. “En la monocapa individual, dicho campo será asimétrico, con iones positivos en un lado y cargas negativas inducidas en el otro. Sin embargo, en la bicapa, podemos inducir la misma cantidad de carga en ambas monocapas, creando un sistema simétrico”, explica Ye. El campo eléctrico así creado podría utilizarse para activar y desactivar la superconductividad. Esto significa que se creó un transistor superconductor que podía atravesar el líquido iónico.

En la doble capa desaparece la protección Ising frente a campos magnéticos externos. "Esto sucede debido a cambios en la interacción entre las dos capas". Sin embargo, el campo eléctrico puede restablecer la protección. "El nivel de protección depende de la fuerza con la que se bloquea el dispositivo".

pares de cobre

Además de crear un transistor superconductor, Ye y sus colegas hicieron otra observación intrigante. En 1964, se predijo la existencia de un estado superconductor especial, llamado estado FFLO (llamado así por los científicos que lo predijeron: Fulde, Ferrell, Larkin y Ovchinnikov). En la superconductividad, los electrones viajan en pares en direcciones opuestas. Como viajan a la misma velocidad, estos pares de Cooper tienen un momento cinético total de cero. Pero en el estado FFLO, hay una pequeña diferencia de velocidad y, por lo tanto, el momento cinético no es cero. Hasta ahora, este estado nunca ha sido estudiado adecuadamente en experimentos.

"Hemos cumplido casi todos los requisitos previos para preparar el estado FFLO en nuestro dispositivo", dice Ye. “Pero el Estado es muy frágil y se ve muy afectado por la contaminación en la superficie de nuestro material. Por tanto, tendremos que repetir los experimentos con muestras más limpias”.

Con la bicapa suspendida de disulfuro de molibdeno, Ye y sus colaboradores tienen todos los ingredientes necesarios para estudiar algunos estados superconductores especiales. "Esta es una ciencia verdaderamente fundamental que podría traernos cambios conceptuales".