Yn supergeleidende materialen sil in elektryske stroom streame sûnder wjerstân. Der binne nochal wat praktyske tapassingen fan dit ferskynsel; lykwols, in protte fûnemintele fragen bliuwe noch net beantwurde. Associate Professor Justin Ye, haad fan de Device Physics of Complex Materials-groep oan de Ryksuniversiteit Grins, studearre supergeleiding yn in dûbele laach fan molybdenumdisulfide en ûntduts nije supergeliederlike steaten. De resultaten waarden publisearre yn it tydskrift Nature Nanotechnology op 4 novimber.

Supergelieding is oantoand yn monolaachkristallen fan bygelyks molybdendisulfide of wolfraamdisulfide dy't in dikte fan mar trije atomen hawwe. "Yn beide monolagen is d'r in spesjale soarte fan supergeduktiviteit wêryn in ynterne magnetysk fjild de supergeleidende steat beskermet fan eksterne magnetyske fjilden," ferklearret Ye. Normale superconductivity ferdwynt as in grut ekstern magnetysk fjild wurdt tapast, mar dit Ising superconductivity wurdt sterk beskerme. Sels yn it sterkste statyske magnetyske fjild yn Jeropa, dat in sterkte hat fan 37 Tesla, lit de supergeleiding yn wolfraamdisulfide gjin feroaring sjen. Lykwols, hoewol it geweldich is om sa'n sterke beskerming te hawwen, is de folgjende útdaging om in manier te finen om dit beskermjende effekt te kontrolearjen, troch it tapassen fan in elektrysk fjild.

Nije supergeleidende steaten

Ye en syn kollaborateurs studearren in dûbele laach fan molybdenumdisulfide: "Yn dy konfiguraasje makket de ynteraksje tusken de twa lagen nije supergeleidende steaten." Jim makken in ophingjende dûbele laach, mei in ionyske floeistof oan beide kanten dy't kin wurde brûkt om in elektrysk fjild oer de bilayer te meitsjen. "Yn de yndividuele monolaach sil sa'n fjild asymmetrysk wêze, mei positive ioanen oan 'e iene kant en negative ladingen dy't oan' e oare kant binne. Yn 'e bilayer kinne wy ​​​​lykwols itselde bedrach fan lading hawwe opwekke by beide monolagen, it meitsjen fan in symmetrysk systeem, "ferklearret Ye. It elektryske fjild dat sa ûntstie koe brûkt wurde om supergelieding oan en út te skeakeljen. Dit betsjut dat in supergeleidende transistor waard makke dy't koe wurde gated troch de ionyske floeistof.

Yn de dûbele laach ferdwynt de Ising beskerming tsjin eksterne magnetyske fjilden. "Dit bart fanwege feroaringen yn 'e ynteraksje tusken de twa lagen." It elektryske fjild kin lykwols beskerming weromsette. "It nivo fan beskerming wurdt in funksje fan hoe sterk jo it apparaat poarte."

Cooper pearen

Neist it meitsjen fan in supergeleidende transistor, makken Ye en syn kollega's in oare yntrigearjende observaasje. Yn 1964 waard foarsein dat der in spesjale supergeleidende steat bestie, de FFLO-steat neamd (neamd nei de wittenskippers dy't it foarseinen: Fulde, Ferrell, Larkin en Ovchinnikov). Yn superconductivity reizgje elektroanen yn pearen yn tsjinoerstelde rjochtingen. Om't se mei deselde snelheid reizgje, hawwe dizze Cooper-pearen in totale kinetyske momentum fan nul. Mar yn 'e FFLO-tastân is der in lyts snelheidsferskil en dêrom is it kinetyske momentum net nul. Oant no ta is dizze steat nea goed studearre yn eksperiminten.

"Wy hawwe hast alle betingsten foldien om de FFLO-steat yn ús apparaat ta te rieden," seit Ye. "Mar de steat is heul kwetsber en wurdt signifikant beynfloede troch fersmoargingen op it oerflak fan ús materiaal. Wy sille dêrom de eksperiminten moatte werhelje mei skjinnere monsters."

Mei de suspended bilayer fan molybdenum disulfide, Ye en kollaborateurs hawwe alle yngrediïnten dy't nedich binne om te studearjen wat spesjale superconducting steaten. "Dit is wirklik fûnemintele wittenskip dy't ús konseptuele feroaringen kin bringe."