Në materialet superpërçuese, një rrymë elektrike do të rrjedhë pa asnjë rezistencë. Ka mjaft aplikime praktike të këtij fenomeni; megjithatë, shumë pyetje themelore mbeten ende pa përgjigje. Profesori i asociuar Justin Ye, kreu i grupit të Fizikës së Pajisjeve të Materialeve Komplekse në Universitetin e Groningenit, studioi superpërçueshmërinë në një shtresë të dyfishtë të disulfidit të molibdenit dhe zbuloi gjendje të reja superpërcjellëse. Rezultatet u publikuan në revistën Nature Nanotechnology më 4 nëntor.

Superpërcjellshmëria është treguar në kristalet me një shtresë, për shembull, disulfidi i molibdenit ose disulfidi i tungstenit që kanë një trashësi prej vetëm tre atomesh. "Në të dy monoshtresat, ekziston një lloj i veçantë superpërçueshmërie në të cilën një fushë magnetike e brendshme mbron gjendjen superpërcjellëse nga fushat magnetike të jashtme," shpjegon Ye. Superpërcjellshmëria normale zhduket kur aplikohet një fushë e madhe magnetike e jashtme, por kjo superpërçueshmëri Ising mbrohet fort. Edhe në fushën magnetike statike më të fortë në Evropë, e cila ka një forcë prej 37 Tesla, superpërçueshmëria në disulfidin e tungstenit nuk tregon ndonjë ndryshim. Megjithatë, edhe pse është e mrekullueshme të kesh një mbrojtje kaq të fortë, sfida tjetër është të gjesh një mënyrë për të kontrolluar këtë efekt mbrojtës, duke aplikuar një fushë elektrike.

Gjendje të reja superpërcjellëse

Ye dhe bashkëpunëtorët e tij studiuan një shtresë të dyfishtë të disulfidit të molibdenit: "Në atë konfigurim, ndërveprimi midis dy shtresave krijon gjendje të reja superpërcjellëse". Ju krijoi një shtresë të dyfishtë të varur, me një lëng jonik në të dy anët që mund të përdoret për të krijuar një fushë elektrike përgjatë shtresës së dyfishtë. “Në një shtresë individuale, një fushë e tillë do të jetë asimetrike, me jone pozitive në njërën anë dhe ngarkesa negative të shkaktuara nga ana tjetër. Sidoqoftë, në shtresën e dyfishtë, ne mund të kemi të njëjtën sasi ngarkese të induktuar në të dy monoshtresat, duke krijuar një sistem simetrik, "shpjegon Ye. Fusha elektrike që u krijua në këtë mënyrë mund të përdoret për të ndezur dhe fikur superpërcjellshmërinë. Kjo do të thotë se u krijua një transistor superpërçues që mund të kalonte përmes lëngut jonik.

Në shtresën e dyfishtë, mbrojtja Ising kundër fushave magnetike të jashtme zhduket. "Kjo ndodh për shkak të ndryshimeve në ndërveprimin midis dy shtresave." Megjithatë, fusha elektrike mund të rivendosë mbrojtjen. "Niveli i mbrojtjes bëhet një funksion i asaj se sa fort e mbyllni pajisjen."

Çifte bakri

Përveç krijimit të një transistori superpërcjellës, Ye dhe kolegët e tij bënë një tjetër vëzhgim intrigues. Në vitin 1964, u parashikua të ekzistonte një gjendje e veçantë superpërcjellëse, e quajtur shteti FFLO (e quajtur sipas shkencëtarëve që e parashikuan: Fulde, Ferrell, Larkin dhe Ovchinnikov). Në superpërçueshmëri, elektronet udhëtojnë në çifte në drejtime të kundërta. Meqenëse udhëtojnë me të njëjtën shpejtësi, këto çifte Cooper kanë një momentum kinetik total prej zero. Por në gjendjen FFLO, ka një ndryshim të vogël shpejtësie dhe për këtë arsye momenti kinetik nuk është zero. Deri më tani, kjo gjendje nuk është studiuar kurrë siç duhet në eksperimente.

"Ne kemi plotësuar pothuajse të gjitha parakushtet për të përgatitur gjendjen FFLO në pajisjen tonë," thotë Ye. “Por gjendja është shumë e brishtë dhe ndikohet ndjeshëm nga kontaminimet në sipërfaqen e materialit tonë. Prandaj, ne do të duhet të përsërisim eksperimentet me mostra më të pastra.”

Me shtresën e dyfishtë të pezulluar të disulfidit të molibdenit, Ye dhe bashkëpunëtorët kanë të gjithë përbërësit e nevojshëm për të studiuar disa gjendje të veçanta superpërcjellëse. "Kjo është vërtet shkencë themelore që mund të na sjellë ndryshime konceptuale."