A Superleitungsmaterialien fléisst en elektresche Stroum ouni Resistenz. Et ginn nawell e puer praktesch Uwendungen vun dësem Phänomen; allerdéngs bleiwen nach vill fundamental Froen nach onbeäntwert. Associate Professor Justin Ye, Chef vun der Device Physics of Complex Materials Group op der Universitéit vu Groningen, huet d'Superleitung an enger Duebelschicht vu Molybdändisulfid studéiert an nei Superleitungszoustand entdeckt. D'Resultater goufen am Journal Nature Nanotechnology de 4. November publizéiert.

Superkonduktivitéit gouf a monolayer Kristalle vun zum Beispill Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid gewisen, déi eng Dicke vun nëmmen dräi Atomer hunn. "A béide Monoschichten gëtt et eng speziell Aart vu Superleitung, an där en internt Magnéitfeld den Superleitungszoustand vun externen Magnéitfeld schützt", erkläert Ye. Normal Superkonduktivitéit verschwënnt wann e grousst externt Magnéitfeld applizéiert gëtt, awer dës Ising Superleitung ass staark geschützt. Och am stäerkste statesche Magnéitfeld an Europa, dat eng Stäerkt vu 37 Tesla huet, weist d'Superleitung am Wolframdisulfid keng Ännerung. Wéi och ëmmer, obwuel et super ass sou staarke Schutz ze hunn, ass déi nächst Erausfuerderung e Wee ze fannen fir dëse Schutzeffekt ze kontrolléieren, andeems en elektrescht Feld applizéiert gëtt.

Nei superleitend Staaten

Ye a seng Kollaborateuren hunn eng duebel Schicht vu Molybdändisulfid studéiert: "An där Konfiguratioun entsteet d'Interaktioun tëscht den zwou Schichten nei superleitend Staaten." Ye huet eng suspendéiert Duebelschicht erstallt, mat enger ionescher Flëssegkeet op béide Säiten déi benotzt ka ginn fir en elektrescht Feld iwwer d'Bilayer ze kreéieren. "An der individueller Monolayer wäert esou e Feld asymmetresch sinn, mat positiven Ionen op der enger Säit an negativ Ladungen op der anerer. Wéi och ëmmer, an der Bilayer kënne mir déiselwecht Quantitéit un Ladung op béide Monoschichten induzéiert hunn, e symmetresche System erstallt ", erkläert Ye. Dat elektrescht Feld dat esou entsteet konnt benotzt ginn fir d'Superleitung un an auszeschalten. Dëst bedeit datt e superleitend Transistor erstallt gouf deen duerch d'ionesch Flëssegkeet gated ka ginn.

An der Duebelschicht verschwënnt den Ising Schutz géint extern Magnéitfelder. "Dëst geschitt wéinst Ännerungen an der Interaktioun tëscht den zwou Schichten." Wéi och ëmmer, dat elektrescht Feld kann de Schutz restauréieren. "De Schutzniveau gëtt eng Funktioun vu wéi staark Dir den Apparat gitt."

Cooper Koppelen

Nieft der Schafung vun engem superleitende Transistor, hunn Ye a seng Kollegen eng aner interessant Observatioun gemaach. 1964 gouf virausgesot e spezielle Superleitungsstaat ze existéieren, den FFLO Staat genannt (genannt no de Wëssenschaftler déi et virausgesot hunn: Fulde, Ferrell, Larkin an Ovchinnikov). An der Superkonduktivitéit reesen Elektronen a Pairen a entgéintgesate Richtungen. Well se mat der selwechter Geschwindegkeet reesen, hunn dës Cooper Pairen e totale kinetesche Momentum vun Null. Awer am FFLO Staat gëtt et e klenge Geschwindegkeetsdifferenz an dofir ass de kinetesche Momentum net null. Bis elo ass dëse Staat ni richteg an Experimenter studéiert ginn.

"Mir hu bal all Viraussetzunge erfëllt fir den FFLO Staat an eisem Apparat virzebereeden," seet Ye. "Awer de Staat ass ganz fragil an ass wesentlech vun Kontaminatiounen op der Uewerfläch vun eisem Material betraff. Mir mussen also d'Experimenter mat proppere Proben widderhuelen.

Mat der suspendéierter Bilayer vu Molybdändisulfid, Ye a Kollaborateuren hunn all d'Ingredienten déi néideg sinn fir e puer speziell superleitend Staaten ze studéieren. "Dëst ass wierklech fundamental Wëssenschaft déi eis konzeptuell Ännerunge bréngt."