Nos materiais supercondutores, unha corrente eléctrica circulará sen ningunha resistencia. Hai bastantes aplicacións prácticas deste fenómeno; con todo, moitas preguntas fundamentais seguen aínda sen resposta. O profesor asociado Justin Ye, xefe do grupo de Física de Dispositivos de Materiais Complexos da Universidade de Groningen, estudou a supercondutividade nunha dobre capa de disulfuro de molibdeno e descubriu novos estados supercondutores. Os resultados foron publicados na revista Nature Nanotechnology o 4 de novembro.

A supercondutividade mostrouse en cristais monocapa de, por exemplo, bisulfuro de molibdeno ou disulfuro de wolframio que teñen un grosor de só tres átomos. "En ambas as monocapas, hai un tipo especial de supercondutividade no que un campo magnético interno protexe o estado superconductor dos campos magnéticos externos", explica Ye. A supercondutividade normal desaparece cando se aplica un campo magnético externo grande, pero esta supercondutividade de Ising está fortemente protexida. Mesmo no campo magnético estático máis forte de Europa, que ten unha forza de 37 Tesla, a supercondutividade do disulfuro de wolframio non mostra ningún cambio. Non obstante, aínda que é xenial ter unha protección tan forte, o seguinte reto é atopar unha forma de controlar este efecto protector, aplicando un campo eléctrico.

Novos estados superconductores

Ye e os seus colaboradores estudaron unha dobre capa de bisulfuro de molibdeno: "Nesa configuración, a interacción entre as dúas capas crea novos estados supercondutores". Ye creou unha dobre capa suspendida, cun líquido iónico en ambos os dous lados que se pode usar para crear un campo eléctrico a través da bicapa. “Na monocapa individual, tal campo será asimétrico, con ións positivos por un lado e cargas negativas inducidas por outro. Non obstante, na bicapa, podemos ter a mesma cantidade de carga inducida en ambas as monocapas, creando un sistema simétrico", explica Ye. O campo eléctrico que se creou podería usarse para activar e desactivar a supercondutividade. Isto significa que se creou un transistor supercondutor que podería ser bloqueado a través do líquido iónico.

Na dobre capa, a protección Ising contra campos magnéticos externos desaparece. "Isto ocorre por mor dos cambios na interacción entre as dúas capas". Non obstante, o campo eléctrico pode restaurar a protección. "O nivel de protección convértese en función da forza coa que se protexe o dispositivo".

Cooper pares

Ademais de crear un transistor superconductor, Ye e os seus colegas fixeron outra observación intrigante. En 1964, previuse que existía un estado superconductor especial, chamado estado FFLO (co nome dos científicos que o predixo: Fulde, Ferrell, Larkin e Ovchinnikov). Na supercondutividade, os electróns viaxan en pares en direccións opostas. Dado que viaxan á mesma velocidade, estes pares de Cooper teñen un momento cinético total de cero. Pero no estado FFLO, hai unha pequena diferenza de velocidade e, polo tanto, o momento cinético non é cero. Ata agora, este estado nunca foi estudado correctamente en experimentos.

"Cumprimos case todos os requisitos previos para preparar o estado FFLO no noso dispositivo", di Ye. “Pero o estado é moi fráxil e está moi afectado polas contaminacións na superficie do noso material. Polo tanto, teremos que repetir os experimentos con mostras máis limpas".

Coa bicapa suspendida de bisulfuro de molibdeno, Ye e os seus colaboradores teñen todos os ingredientes necesarios para estudar algúns estados supercondutores especiais. "Esta é unha ciencia verdadeiramente fundamental que pode traernos cambios conceptuais".