Dalam bahan superkonduktor, arus elektrik akan mengalir tanpa sebarang rintangan. Terdapat beberapa aplikasi praktikal fenomena ini; walau bagaimanapun, banyak soalan asas masih belum terjawab. Profesor Madya Justin Ye, ketua kumpulan Peranti Fizik Bahan Kompleks di Universiti Groningen, mengkaji superkonduktiviti dalam lapisan berganda molibdenum disulfida dan menemui keadaan superkonduktor baharu. Hasilnya diterbitkan dalam jurnal Nature Nanotechnology pada 4 November.

Superkonduktiviti telah ditunjukkan dalam kristal monolayer, sebagai contoh, molibdenum disulfida atau tungsten disulfida yang mempunyai ketebalan hanya tiga atom. "Dalam kedua-dua lapisan tunggal, terdapat jenis superkonduktiviti khas di mana medan magnet dalaman melindungi keadaan superkonduktor daripada medan magnet luaran," jelas Ye. Superkonduktiviti biasa hilang apabila medan magnet luaran yang besar digunakan, tetapi superkonduktiviti Ising ini dilindungi dengan kuat. Walaupun dalam medan magnet statik terkuat di Eropah, yang mempunyai kekuatan 37 Tesla, superkonduktiviti dalam tungsten disulfida tidak menunjukkan sebarang perubahan. Walau bagaimanapun, walaupun ia bagus untuk mempunyai perlindungan yang begitu kuat, cabaran seterusnya adalah untuk mencari cara untuk mengawal kesan perlindungan ini, dengan menggunakan medan elektrik.

Keadaan superkonduktor baharu

Ye dan rakan sejawatnya mengkaji lapisan berganda molibdenum disulfida: "Dalam konfigurasi itu, interaksi antara dua lapisan mewujudkan keadaan superkonduktor baharu." Ye mencipta lapisan berkembar terampai, dengan cecair ionik pada kedua-dua belah yang boleh digunakan untuk mencipta medan elektrik merentasi dwilapisan. “Dalam lapisan tunggal individu, medan sedemikian akan menjadi tidak simetri, dengan ion positif pada satu sisi dan cas negatif teraruh di sebelah yang lain. Walau bagaimanapun, dalam dwilapisan, kita boleh mempunyai jumlah cas yang sama teraruh pada kedua-dua lapisan tunggal, mewujudkan sistem simetri, "jelas Ye. Medan elektrik yang dicipta boleh digunakan untuk menghidupkan dan mematikan superkonduktiviti. Ini bermakna transistor superkonduktor telah dicipta yang boleh berpagar melalui cecair ionik.

Dalam lapisan berganda, perlindungan Ising terhadap medan magnet luaran hilang. "Ini berlaku kerana perubahan dalam interaksi antara dua lapisan." Walau bagaimanapun, medan elektrik boleh memulihkan perlindungan. "Tahap perlindungan menjadi fungsi sejauh mana anda mengawal peranti."

pasangan Cooper

Selain daripada mencipta transistor superkonduktor, Ye dan rakan-rakannya membuat satu lagi pemerhatian yang menarik. Pada tahun 1964, keadaan superkonduktor khas telah diramalkan wujud, dipanggil keadaan FFLO (dinamakan sempena saintis yang meramalkannya: Fulde, Ferrell, Larkin dan Ovchinnikov). Dalam superkonduktiviti, elektron bergerak secara berpasangan dalam arah yang bertentangan. Memandangkan mereka bergerak pada kelajuan yang sama, pasangan Cooper ini mempunyai jumlah momentum kinetik sifar. Tetapi dalam keadaan FFLO, terdapat perbezaan kelajuan yang kecil dan oleh itu momentum kinetik bukan sifar. Setakat ini, negeri ini tidak pernah dikaji dengan betul dalam eksperimen.

“Kami telah memenuhi hampir semua prasyarat untuk menyediakan keadaan FFLO dalam peranti kami,” kata Ye. “Tetapi negeri ini sangat rapuh dan terjejas dengan ketara oleh pencemaran pada permukaan bahan kami. Oleh itu, kami perlu mengulangi eksperimen dengan sampel yang lebih bersih."

Dengan dwilapisan molibdenum disulfida terampai, Ye dan rakan usaha sama mempunyai semua bahan yang diperlukan untuk mengkaji beberapa keadaan superkonduktor khas. "Ini benar-benar sains asas yang mungkin membawa kita perubahan konseptual."