Supravadošos materiālos elektriskā strāva plūst bez pretestības. Šai parādībai ir diezgan daudz praktisku pielietojumu; tomēr daudzi fundamentāli jautājumi joprojām ir neatbildēti. Asociētais profesors Džastins Je, Groningenas Universitātes Komplekso materiālu ierīču fizikas grupas vadītājs, pētīja supravadītspēju divkāršā molibdēna disulfīda slānī un atklāja jaunus supravadošus stāvokļus. Rezultāti tika publicēti žurnālā Nature Nanotechnology 4. novembrī.

Supravadītspēja ir parādīta, piemēram, molibdēna disulfīda vai volframa disulfīda monoslāņu kristālos, kuru biezums ir tikai trīs atomi. "Abos monoslāņos ir īpašs supravadītspējas veids, kurā iekšējais magnētiskais lauks aizsargā supravadošo stāvokli no ārējiem magnētiskajiem laukiem," skaidro Ye. Normāla supravadītspēja pazūd, ja tiek pielietots liels ārējais magnētiskais lauks, bet šī Ising supravadītspēja ir stingri aizsargāta. Pat spēcīgākajā statiskajā magnētiskajā laukā Eiropā, kura stiprums ir 37 Teslas, volframa disulfīda supravadītspēja neuzrāda nekādas izmaiņas. Tomēr, lai gan ir lieliski, ka ir tik spēcīga aizsardzība, nākamais izaicinājums ir atrast veidu, kā kontrolēt šo aizsargājošo efektu, izmantojot elektrisko lauku.

Jauni supravadošie stāvokļi

Jūs un viņa līdzstrādnieki pētīja divkāršu molibdēna disulfīda slāni: "Šajā konfigurācijā abu slāņu mijiedarbība rada jaunus supravadošus stāvokļus." Jūs izveidojāt suspendētu dubultslāni ar jonu šķidrumu abās pusēs, ko var izmantot, lai izveidotu elektrisko lauku pāri divslānim. "Atsevišķā monoslānī šāds lauks būs asimetrisks ar pozitīviem joniem vienā pusē un negatīviem lādiņiem otrā pusē. Tomēr divslāņos mums var būt vienāds lādiņa daudzums abos monoslāņos, radot simetrisku sistēmu, ”skaidro Ye. Tādējādi radīto elektrisko lauku varēja izmantot, lai ieslēgtu un izslēgtu supravadītspēju. Tas nozīmē, ka tika izveidots supravadošs tranzistors, ko varēja izvadīt caur jonu šķidrumu.

Dubultajā slānī pazūd Ising aizsardzība pret ārējiem magnētiskajiem laukiem. "Tas notiek abu slāņu mijiedarbības izmaiņu dēļ." Tomēr elektriskais lauks var atjaunot aizsardzību. "Aizsardzības līmenis kļūst atkarīgs no tā, cik stingri jūs aizsargājat ierīci."

Kūperu pāri

Papildus supravadoša tranzistora radīšanai Ye un viņa kolēģi veica vēl vienu intriģējošu novērojumu. 1964. gadā tika prognozēta īpaša supravadītāja stāvokļa pastāvēšana, ko sauca par FFLO stāvokli (nosaukts zinātnieku vārdā, kas to paredzēja: Fulde, Ferels, Larkins un Ovčiņņikovs). Supravadītspējas gadījumā elektroni pārvietojas pa pāriem pretējos virzienos. Tā kā šie Kūpera pāri pārvietojas ar tādu pašu ātrumu, kopējais kinētiskais impulss ir nulle. Bet FFLO stāvoklī ir neliela ātruma atšķirība, un tāpēc kinētiskais impulss nav nulle. Līdz šim šis stāvoklis nekad nav pienācīgi pētīts eksperimentos.

"Mēs esam izpildījuši gandrīz visus priekšnoteikumus, lai sagatavotu FFLO stāvokli mūsu ierīcē," saka Ye. "Taču valsts ir ļoti trausla, un to būtiski ietekmē mūsu materiāla virsmas piesārņojums. Tāpēc mums būs jāatkārto eksperimenti ar tīrākiem paraugiem.

Ar molibdēna disulfīda suspendēto divslāņu Ye un līdzstrādniekiem ir visas sastāvdaļas, kas nepieciešamas dažu īpašu supravadītāju stāvokļu izpētei. "Šī ir patiesi fundamentāla zinātne, kas var radīt mums konceptuālas izmaiņas."