Katika vifaa vya superconducting, mkondo wa umeme utapita bila upinzani wowote. Kuna matumizi machache ya vitendo ya jambo hili; hata hivyo, maswali mengi ya msingi bado hayajajibiwa. Profesa Mshiriki Justin Ye, mkuu wa kikundi cha Fizikia ya Kifaa cha Nyenzo Changamano katika Chuo Kikuu cha Groningen, alisoma utendakazi wa hali ya juu katika safu mbili ya molybdenum disulfide na kugundua majimbo mapya ya upitishaji maji. Matokeo yalichapishwa katika jarida Nature Nanotechnology tarehe 4 Novemba.

Superconductivity imeonyeshwa katika fuwele za monolayer, kwa mfano, disulfidi ya molybdenum au disulfidi ya tungsten ambayo ina unene wa atomi tatu tu. "Katika monolayers zote mbili, kuna aina maalum ya superconductivity ambayo uwanja wa magnetic wa ndani hulinda hali ya superconducting kutoka kwa mashamba ya nje ya magnetic," Ye anaelezea. Superconductivity ya kawaida hupotea wakati uwanja mkubwa wa sumaku wa nje unatumika, lakini uboreshaji huu wa Ising unalindwa sana. Hata katika uwanja wa nguvu wa sumaku wa tuli huko Uropa, ambao una nguvu ya 37 Tesla, superconductivity katika disulfide ya tungsten haionyeshi mabadiliko yoyote. Walakini, ingawa ni nzuri kuwa na ulinzi mkali kama huo, changamoto inayofuata ni kutafuta njia ya kudhibiti athari hii ya kinga, kwa kutumia uwanja wa umeme.

Majimbo mapya ya superconducting

Ye na washiriki wake walisoma safu mbili ya molybdenum disulfide: "Katika usanidi huo, mwingiliano kati ya tabaka hizi mbili hutengeneza majimbo mapya ya upitishaji." Uliunda safu mbili iliyosimamishwa, na kioevu cha ioni pande zote mbili ambacho kinaweza kutumika kuunda uwanja wa umeme kwenye bilayer. "Katika safu ya mtu binafsi, uwanja kama huo utakuwa wa ulinganifu, na ioni chanya upande mmoja na chaji hasi kwa upande mwingine. Hata hivyo, katika bilayer, tunaweza kuwa na kiasi sawa cha malipo kinachoingizwa katika tabaka zote mbili, na kutengeneza mfumo wa ulinganifu,” Ye anafafanua. Sehemu ya umeme ambayo iliundwa kwa hivyo inaweza kutumika kubadili na kuzima superconductivity. Hii ina maana kwamba transistor superconducting iliundwa ambayo inaweza kuwa lango kupitia kioevu ionic.

Katika safu mbili, ulinzi wa Ising dhidi ya mashamba ya nje ya magnetic hupotea. "Hii hutokea kwa sababu ya mabadiliko katika mwingiliano kati ya tabaka mbili." Hata hivyo, uwanja wa umeme unaweza kurejesha ulinzi. "Kiwango cha ulinzi kinakuwa kazi ya jinsi unavyofunga kifaa kwa nguvu."

Cooper jozi

Kando na kuunda transistor yenye ubora wa juu zaidi, Ye na wenzake walifanya uchunguzi mwingine wa kustaajabisha. Mnamo 1964, hali maalum ya superconducting ilitabiriwa kuwepo, inayoitwa hali ya FFLO (iliyopewa jina la wanasayansi ambao waliitabiri: Fulde, Ferrell, Larkin na Ovchinnikov). Katika superconductivity, elektroni kusafiri katika jozi katika mwelekeo tofauti. Kwa kuwa wanasafiri kwa kasi sawa, jozi hizi za Cooper zina kasi ya kinetic ya sifuri. Lakini katika hali ya FFLO, kuna tofauti ndogo ya kasi na kwa hiyo kasi ya kinetic sio sifuri. Hadi sasa, hali hii haijawahi kujifunza vizuri katika majaribio.

"Tumekutana na takriban mahitaji yote ya kuandaa hali ya FFLO kwenye kifaa chetu," anasema Ye. "Lakini serikali ni dhaifu sana na inaathiriwa sana na uchafuzi kwenye uso wa nyenzo zetu. Kwa hivyo, tutahitaji kurudia majaribio na sampuli safi zaidi.

Pamoja na bilayer iliyosimamishwa ya molybdenum disulfide, Ye na washirika wana viungo vyote vinavyohitajika kujifunza baadhi ya majimbo maalum ya upitishaji maji. "Hii ni sayansi ya kimsingi ambayo inaweza kutuletea mabadiliko ya dhana."