अतिचालक पदार्थों में विद्युत धारा बिना किसी प्रतिरोध के प्रवाहित होगी। इस घटना के काफी व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं; हालाँकि, कई मूलभूत प्रश्न अभी भी अनुत्तरित हैं। ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय में जटिल सामग्री समूह के उपकरण भौतिकी के प्रमुख एसोसिएट प्रोफेसर जस्टिन ये ने मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड की दोहरी परत में सुपरकंडक्टिविटी का अध्ययन किया और नए सुपरकंडक्टिंग राज्यों की खोज की। परिणाम 4 नवंबर को नेचर नैनोटेक्नोलॉजी पत्रिका में प्रकाशित हुए थे।

उदाहरण के लिए, मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड या टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड के मोनोलेयर क्रिस्टल में अतिचालकता दिखाई गई है, जिनकी मोटाई केवल तीन परमाणुओं की होती है। "दोनों मोनोलेयर्स में, एक विशेष प्रकार की सुपरकंडक्टिविटी होती है जिसमें एक आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र सुपरकंडक्टिंग स्थिति को बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों से बचाता है," ये बताते हैं। जब एक बड़ा बाहरी चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है तो सामान्य अतिचालकता गायब हो जाती है, लेकिन इस आइसिंग अतिचालकता को दृढ़ता से संरक्षित किया जाता है। यहां तक ​​कि यूरोप के सबसे मजबूत स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में, जिसकी ताकत 37 टेस्ला है, टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड में अतिचालकता में कोई बदलाव नहीं दिखता है। हालाँकि, हालाँकि इतनी मजबूत सुरक्षा होना बहुत अच्छी बात है, अगली चुनौती एक विद्युत क्षेत्र लागू करके इस सुरक्षात्मक प्रभाव को नियंत्रित करने का एक तरीका खोजना है।

नई अतिचालक अवस्थाएँ

ये और उनके सहयोगियों ने मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड की दोहरी परत का अध्ययन किया: "उस विन्यास में, दो परतों के बीच की बातचीत नई सुपरकंडक्टिंग स्थिति बनाती है।" आपने एक निलंबित दोहरी परत बनाई है, जिसके दोनों तरफ एक आयनिक तरल है जिसका उपयोग बाइलेयर में एक विद्युत क्षेत्र बनाने के लिए किया जा सकता है। “व्यक्तिगत मोनोलेयर में, ऐसा क्षेत्र असममित होगा, जिसमें एक तरफ सकारात्मक आयन और दूसरी तरफ नकारात्मक चार्ज प्रेरित होंगे। हालाँकि, बाइलेयर में, हम दोनों मोनोलेयर्स पर समान मात्रा में चार्ज प्रेरित कर सकते हैं, जिससे एक सममित प्रणाली बन सकती है, ”ये बताते हैं। इस प्रकार निर्मित विद्युत क्षेत्र का उपयोग अतिचालकता को चालू और बंद करने के लिए किया जा सकता है। इसका मतलब है कि एक सुपरकंडक्टिंग ट्रांजिस्टर बनाया गया था जिसे आयनिक तरल के माध्यम से गेट किया जा सकता था।

दोहरी परत में, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के विरुद्ध आइसिंग सुरक्षा गायब हो जाती है। "ऐसा दो परतों के बीच परस्पर क्रिया में बदलाव के कारण होता है।" हालाँकि, विद्युत क्षेत्र सुरक्षा बहाल कर सकता है। "सुरक्षा का स्तर इस बात पर निर्भर करता है कि आप डिवाइस को कितनी मजबूती से गेट करते हैं।"

कूपर जोड़े

सुपरकंडक्टिंग ट्रांजिस्टर बनाने के अलावा, ये और उनके सहयोगियों ने एक और दिलचस्प अवलोकन किया। 1964 में, एक विशेष सुपरकंडक्टिंग राज्य के अस्तित्व की भविष्यवाणी की गई थी, जिसे एफएफएलओ राज्य कहा जाता था (इसका नाम उन वैज्ञानिकों के नाम पर रखा गया था जिन्होंने इसकी भविष्यवाणी की थी: फुलडे, फेरेल, लार्किन और ओविचिनिकोव)। अतिचालकता में, इलेक्ट्रॉन जोड़े में विपरीत दिशाओं में यात्रा करते हैं। चूँकि वे समान गति से यात्रा करते हैं, इन कूपर जोड़ियों का कुल गतिज संवेग शून्य है। लेकिन एफएफएलओ अवस्था में, गति में थोड़ा अंतर होता है और इसलिए गतिज गति शून्य नहीं होती है। अब तक इस अवस्था का प्रयोगों में कभी भी ठीक से अध्ययन नहीं किया जा सका है।

ये कहते हैं, "हमने अपने डिवाइस में एफएफएलओ राज्य तैयार करने के लिए लगभग सभी आवश्यक शर्तें पूरी कर ली हैं।" “लेकिन स्थिति बहुत नाजुक है और हमारी सामग्री की सतह पर प्रदूषण से काफी प्रभावित है। इसलिए, हमें स्वच्छ नमूनों के साथ प्रयोगों को दोहराने की आवश्यकता होगी।"

मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड के निलंबित बाइलेयर के साथ, ये और सहयोगियों के पास कुछ विशेष सुपरकंडक्टिंग स्थितियों का अध्ययन करने के लिए आवश्यक सभी सामग्रियां हैं। "यह वास्तव में मौलिक विज्ञान है जो हमारे लिए वैचारिक परिवर्तन ला सकता है।"