सुपरकंडक्टिंग मटेरियलमध्ये, विद्युत प्रवाह कोणत्याही प्रतिकाराशिवाय वाहतो. या घटनेचे बरेच काही व्यावहारिक अनुप्रयोग आहेत; तथापि, अनेक मूलभूत प्रश्न अद्याप अनुत्तरीत आहेत. ग्रोनिंगेन विद्यापीठातील कॉम्प्लेक्स मटेरिअल्स ग्रुपच्या डिव्हाइस फिजिक्सचे प्रमुख सहयोगी प्राध्यापक जस्टिन ये यांनी मॉलिब्डेनम डायसल्फाइडच्या दुहेरी थरातील सुपरकंडक्टिव्हिटीचा अभ्यास केला आणि नवीन सुपरकंडक्टिंग अवस्था शोधल्या. 4 नोव्हेंबर रोजी नेचर नॅनोटेक्नॉलॉजी जर्नलमध्ये निकाल प्रकाशित झाले.

सुपरकंडक्टिव्हिटी मोनोलेयर क्रिस्टल्समध्ये दर्शविली गेली आहे, उदाहरणार्थ, मॉलिब्डेनम डिसल्फाइड किंवा टंगस्टन डायसल्फाइड ज्यांची जाडी फक्त तीन अणूंची आहे. "दोन्ही मोनोलेअर्समध्ये, एक विशेष प्रकारची सुपरकंडक्टिव्हिटी असते ज्यामध्ये अंतर्गत चुंबकीय क्षेत्र बाह्य चुंबकीय क्षेत्रापासून सुपरकंडक्टिंग स्थितीचे संरक्षण करते," ये स्पष्ट करतात. जेव्हा मोठे बाह्य चुंबकीय क्षेत्र लागू केले जाते तेव्हा सामान्य सुपरकंडक्टिव्हिटी अदृश्य होते, परंतु ही आयसिंग सुपरकंडक्टिव्हिटी मजबूतपणे संरक्षित आहे. युरोपमधील सर्वात मजबूत स्थिर चुंबकीय क्षेत्रामध्ये, ज्याची ताकद 37 टेस्ला आहे, टंगस्टन डायसल्फाइडमधील सुपरकंडक्टिव्हिटी कोणताही बदल दर्शवत नाही. तथापि, असे मजबूत संरक्षण मिळणे खूप चांगले असले तरी, पुढील आव्हान म्हणजे विद्युत क्षेत्र लागू करून या संरक्षणात्मक प्रभावावर नियंत्रण ठेवण्याचा मार्ग शोधणे.

नवीन सुपरकंडक्टिंग राज्ये

ये आणि त्याच्या सहकार्यांनी मॉलिब्डेनम डायसल्फाइडच्या दुहेरी स्तराचा अभ्यास केला: "त्या कॉन्फिगरेशनमध्ये, दोन स्तरांमधील परस्परसंवाद नवीन सुपरकंडक्टिंग अवस्था निर्माण करतो." तुम्ही एक निलंबित दुहेरी स्तर तयार केला आहे, ज्याच्या दोन्ही बाजूंना आयनिक द्रव आहे ज्याचा वापर संपूर्ण बिलेयरमध्ये विद्युत क्षेत्र तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. “वैयक्तिक मोनोलेयरमध्ये, असे फील्ड असममित असेल, ज्याच्या एका बाजूला सकारात्मक आयन असतील आणि दुसऱ्या बाजूला ऋण शुल्क असेल. तथापि, बिलेयरमध्ये, आम्ही दोन्ही मोनोलेअर्सवर समान प्रमाणात चार्ज करू शकतो, एक सममितीय प्रणाली तयार करतो," ये स्पष्ट करतात. अशा प्रकारे तयार केलेले विद्युत क्षेत्र सुपरकंडक्टिव्हिटी चालू आणि बंद करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. याचा अर्थ असा की एक सुपरकंडक्टिंग ट्रान्झिस्टर तयार केला गेला जो आयनिक द्रवाद्वारे प्रवेश केला जाऊ शकतो.

दुहेरी स्तरामध्ये, बाह्य चुंबकीय क्षेत्राविरूद्ध आयसिंग संरक्षण अदृश्य होते. "हे दोन स्तरांमधील परस्परसंवादातील बदलांमुळे घडते." तथापि, विद्युत क्षेत्र संरक्षण पुनर्संचयित करू शकते. "तुम्ही डिव्हाइसला किती जोरदारपणे गेट करता हे संरक्षणाची पातळी एक कार्य बनते."

कूपर जोड्या

सुपरकंडक्टिंग ट्रान्झिस्टर तयार करण्याव्यतिरिक्त, ये आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आणखी एक वेधक निरीक्षण केले. 1964 मध्ये, एक विशेष सुपरकंडक्टिंग राज्य अस्तित्वात असल्याचा अंदाज वर्तवण्यात आला होता, ज्याला FFLO राज्य म्हणतात (त्याची भविष्यवाणी करणाऱ्या शास्त्रज्ञांच्या नावावर आहे: Fulde, Ferrell, Larkin आणि Ovchinnikov). सुपरकंडक्टिव्हिटीमध्ये, इलेक्ट्रॉन जोड्यांमध्ये विरुद्ध दिशेने प्रवास करतात. ते एकाच वेगाने प्रवास करत असल्याने, या कूपर जोड्यांचा एकूण गतिज गती शून्य आहे. परंतु FFLO स्थितीत, वेगात थोडासा फरक आहे आणि त्यामुळे गतिज गती शून्य नाही. आतापर्यंत, प्रयोगांमध्ये या राज्याचा योग्यरित्या अभ्यास केला गेला नाही.

“आम्ही आमच्या डिव्हाइसमध्ये FFLO स्थिती तयार करण्यासाठी जवळजवळ सर्व पूर्वतयारी पूर्ण केल्या आहेत,” ये म्हणतात. “परंतु राज्य खूप नाजूक आहे आणि आमच्या सामग्रीच्या पृष्ठभागावरील दूषिततेमुळे लक्षणीयरीत्या प्रभावित झाले आहे. त्यामुळे आम्हाला स्वच्छ नमुन्यांसह प्रयोगांची पुनरावृत्ती करावी लागेल.”

मॉलिब्डेनम डायसल्फाईडच्या निलंबित बिलेयरसह, काही विशेष सुपरकंडक्टिंग अवस्थांचा अभ्यास करण्यासाठी आवश्यक असलेले सर्व घटक Ye आणि सहयोगकर्त्यांकडे आहेत. "हे खरोखरच मूलभूत विज्ञान आहे जे आपल्यामध्ये वैचारिक बदल घडवून आणू शकते."