در مواد ابررسانا، جریان الکتریکی بدون هیچ مقاومتی جریان می یابد. کاربردهای عملی زیادی از این پدیده وجود دارد. با این حال، بسیاری از سوالات اساسی هنوز بی پاسخ مانده است. دانشیار جاستین یه، رئیس گروه فیزیک دستگاه مواد پیچیده در دانشگاه گرونینگن، ابررسانایی را در یک لایه دوگانه از دی سولفید مولیبدن مطالعه کرد و حالات ابررسانای جدیدی را کشف کرد. نتایج در 4 نوامبر در مجله Nature Nanotechnology منتشر شد.

ابررسانایی در بلورهای تک لایه ای از جمله دی سولفید مولیبدن یا دی سولفید تنگستن که ضخامت آنها فقط سه اتم است نشان داده شده است. Ye توضیح می دهد: "در هر دو تک لایه، نوع خاصی از ابررسانایی وجود دارد که در آن یک میدان مغناطیسی داخلی از حالت ابررسانایی در برابر میدان های مغناطیسی خارجی محافظت می کند." ابررسانایی معمولی هنگامی که یک میدان مغناطیسی خارجی بزرگ اعمال می شود ناپدید می شود، اما این ابررسانایی Ising به شدت محافظت می شود. حتی در قوی ترین میدان مغناطیسی ساکن اروپا که دارای قدرت 37 تسلا است، ابررسانایی در دی سولفید تنگستن هیچ تغییری نشان نمی دهد. با این حال، اگرچه داشتن چنین محافظت قوی بسیار عالی است، اما چالش بعدی یافتن راهی برای کنترل این اثر محافظتی با اعمال میدان الکتریکی است.

حالت های ابررسانای جدید

ی و همکارانش یک لایه دوگانه از دی سولفید مولیبدن را مطالعه کردند: "در آن پیکربندی، برهمکنش بین دو لایه حالت های ابررسانای جدیدی ایجاد می کند." Ye یک لایه دوتایی معلق با یک مایع یونی در دو طرف ایجاد کرد که می تواند برای ایجاد یک میدان الکتریکی در دو لایه استفاده شود. در تک‌لایه منفرد، چنین میدانی نامتقارن خواهد بود، با یون‌های مثبت در یک طرف و بارهای منفی از طرف دیگر. با این حال، در دو لایه، می‌توانیم مقدار بار یکسانی را در هر دو تک لایه ایجاد کنیم و یک سیستم متقارن ایجاد کنیم. میدان الکتریکی که به این ترتیب ایجاد شد می تواند برای روشن و خاموش کردن ابررسانایی استفاده شود. این بدان معنی است که یک ترانزیستور ابررسانا ایجاد شده است که می تواند از طریق مایع یونی عبور کند.

در لایه دوگانه، حفاظت Ising در برابر میدان های مغناطیسی خارجی ناپدید می شود. "این به دلیل تغییر در تعامل بین دو لایه اتفاق می افتد." با این حال، میدان الکتریکی می تواند حفاظت را بازیابی کند. "سطح حفاظت تابعی از میزان قدرتی است که شما دستگاه را وارد می کنید."

جفت کوپر

جدا از ایجاد یک ترانزیستور ابررسانا، یه و همکارانش مشاهدات جالب دیگری نیز انجام دادند. در سال 1964، پیش بینی شد که یک حالت ابررسانا خاص وجود داشته باشد، به نام حالت FFLO (به نام دانشمندانی که آن را پیش بینی کردند: فولد، فرل، لارکین و اوچینیکوف). در ابررسانایی، الکترون ها به صورت جفت در جهت مخالف حرکت می کنند. از آنجایی که آنها با سرعت یکسانی حرکت می کنند، این جفت های کوپر دارای حرکت جنبشی کل صفر هستند. اما در حالت FFLO اختلاف سرعت کمی وجود دارد و بنابراین حرکت جنبشی صفر نیست. تا کنون، این حالت هرگز به درستی در آزمایشات مورد مطالعه قرار نگرفته است.

Ye می‌گوید: «ما تقریباً تمام پیش‌نیازها را برای آماده‌سازی حالت FFLO در دستگاه خود برآورده‌ایم. اما این وضعیت بسیار شکننده است و به طور قابل توجهی تحت تأثیر آلودگی های سطح مواد ما قرار دارد. بنابراین، باید آزمایش‌ها را با نمونه‌های تمیزتر تکرار کنیم.»

با دولایه معلق دی سولفید مولیبدن، Ye و همکارانش تمام مواد مورد نیاز برای مطالعه برخی از حالات ابررسانای ویژه را دارند. این علم واقعاً بنیادی است که ممکن است تغییرات مفهومی را برای ما به ارمغان بیاورد.»