ზეგამტარ მასალებში ელექტრული დენი მიედინება ყოველგვარი წინააღმდეგობის გარეშე. ამ ფენომენის საკმაოდ პრაქტიკული გამოყენება არსებობს; თუმცა, ბევრი ფუნდამენტური კითხვა ჯერ კიდევ უპასუხოდ რჩება. ასოცირებულმა პროფესორმა ჯასტინ იემ, გრონინგენის უნივერსიტეტის კომპლექსური მასალების მოწყობილობების ფიზიკის ჯგუფის ხელმძღვანელმა, შეისწავლა ზეგამტარობა მოლიბდენის დისულფიდის ორმაგ ფენაში და აღმოაჩინა ახალი სუპერგამტარი მდგომარეობები. შედეგები გამოქვეყნდა ჟურნალში Nature Nanotechnology 4 ნოემბერს.

სუპერგამტარობა ნაჩვენებია, მაგალითად, მოლიბდენის დისულფიდის ან ვოლფრამის დისულფიდის ერთფენიანი კრისტალებში, რომელთა სისქე მხოლოდ სამი ატომია. „ორივე მონოფენაში არის ზეგამტარობის სპეციალური ტიპი, რომელშიც შიდა მაგნიტური ველი იცავს ზეგამტარ მდგომარეობას გარე მაგნიტური ველებისგან“, განმარტავს იე. ნორმალური ზეგამტარობა ქრება დიდი გარე მაგნიტური ველის გამოყენებისას, მაგრამ ეს ისინგის ზეგამტარობა მკაცრად არის დაცული. ევროპის უძლიერეს სტატიკური მაგნიტური ველის შემთხვევაშიც კი, რომლის სიმძლავრე 37 ტესლაა, ვოლფრამის დისულფიდში ზეგამტარობა არ აჩვენებს რაიმე ცვლილებას. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ შესანიშნავია ასეთი ძლიერი დაცვის არსებობა, შემდეგი გამოწვევა არის ამ დამცავი ეფექტის კონტროლის გზების პოვნა ელექტრული ველის გამოყენებით.

ახალი სუპერგამტარი მდგომარეობები

იე და მისმა თანამშრომლებმა შეისწავლეს მოლიბდენის დისულფიდის ორმაგი ფენა: „ამ კონფიგურაციაში, ორ ფენას შორის ურთიერთქმედება ქმნის ახალ სუპერგამტარ მდგომარეობას“. თქვენ შექმენით შეჩერებული ორმაგი ფენა, ორივე მხრიდან იონური სითხით, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორ შრის გასწვრივ ელექტრული ველის შესაქმნელად. „ინდივიდუალურ მონოფენაში ასეთი ველი იქნება ასიმეტრიული, ერთ მხარეს დადებითი იონებით და მეორეზე გამოწვეული უარყოფითი მუხტებით. თუმცა, ორ ფენაში, ჩვენ შეგვიძლია გვქონდეს იგივე რაოდენობის მუხტი გამოწვეული ორივე მონოშრეზე, რაც ქმნის სიმეტრიულ სისტემას,” განმარტავს იე. ამგვარად შექმნილი ელექტრული ველი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სუპერგამტარობის ჩართვისა და გამორთვისთვის. ეს ნიშნავს, რომ შეიქმნა ზეგამტარი ტრანზისტორი, რომელიც შეიძლებოდა იონური სითხის გავლით.

ორმაგ ფენაში ქრება Ising დაცვა გარე მაგნიტური ველებისგან. ”ეს ხდება ორ ფენას შორის ურთიერთქმედების ცვლილების გამო.” თუმცა, ელექტრულ ველს შეუძლია აღადგინოს დაცვა. „დაცვის დონე ხდება იმის ფუნქცია, თუ რამდენად ძლიერად აჭერთ მოწყობილობას“.

კუპერის წყვილი

ზეგამტარი ტრანზისტორის შექმნის გარდა, იემ და მისმა კოლეგებმა კიდევ ერთი დამაინტრიგებელი დაკვირვება გააკეთეს. 1964 წელს იწინასწარმეტყველეს სპეციალური სუპერგამტარი სახელმწიფოს არსებობა, რომელსაც ეწოდა FFLO სახელმწიფო (დასახელებული მეცნიერების მიხედვით, რომლებმაც იწინასწარმეტყველეს: ფულდე, ფერელი, ლარკინი და ოვჩინნიკოვი). ზეგამტარობის დროს ელექტრონები წყვილებად მოძრაობენ საპირისპირო მიმართულებით. ვინაიდან ისინი მოძრაობენ ერთი და იგივე სიჩქარით, ამ კუპერის წყვილებს აქვთ ნულის მთლიანი კინეტიკური იმპულსი. მაგრამ FFLO მდგომარეობაში, არის მცირე სიჩქარის სხვაობა და, შესაბამისად, კინეტიკური იმპულსი არ არის ნული. ჯერჯერობით ეს მდგომარეობა სათანადოდ არასოდეს ყოფილა ექსპერიმენტებში შესწავლილი.

"ჩვენ შევასრულეთ თითქმის ყველა წინაპირობა ჩვენს მოწყობილობაში FFLO მდგომარეობის მოსამზადებლად", - ამბობს Ye. ”მაგრამ სახელმწიფო ძალიან მყიფეა და მნიშვნელოვნად არის დაზარალებული ჩვენი მასალის ზედაპირზე არსებული დაბინძურებით. ამიტომ, ჩვენ უნდა გავიმეოროთ ექსპერიმენტები უფრო სუფთა ნიმუშებით. ”

მოლიბდენის დისულფიდის შეჩერებული ორ ფენით, Ye-ს და თანამშრომლებს აქვთ ყველა ინგრედიენტი, რომელიც საჭიროა ზოგიერთი სპეციალური სუპერგამტარი მდგომარეობის შესასწავლად. ”ეს არის მართლაც ფუნდამენტური მეცნიერება, რომელმაც შეიძლება მოგვიტანოს კონცეპტუალური ცვლილებები.”