Sa mga superconducting na materyales, ang isang electric current ay dadaloy nang walang anumang pagtutol. Mayroong ilang mga praktikal na aplikasyon ng hindi pangkaraniwang bagay na ito; gayunpaman, maraming pangunahing katanungan ang nananatiling hindi pa nasasagot. Si Associate Professor Justin Ye, pinuno ng Device Physics of Complex Materials group sa University of Groningen, ay nag-aral ng superconductivity sa isang double layer ng molybdenum disulfide at natuklasan ang mga bagong superconducting states. Ang mga resulta ay nai-publish sa journal Nature Nanotechnology noong 4 Nobyembre.

Ang superconductivity ay ipinakita sa mga monolayer na kristal ng, halimbawa, molybdenum disulphide o tungsten disulfide na may kapal na tatlong atomo lamang. "Sa parehong mga monolayer, mayroong isang espesyal na uri ng superconductivity kung saan pinoprotektahan ng isang panloob na magnetic field ang estado ng superconducting mula sa mga panlabas na magnetic field," paliwanag ni Ye. Ang normal na superconductivity ay nawawala kapag ang isang malaking panlabas na magnetic field ay inilapat, ngunit ang Ising superconductivity na ito ay mahigpit na protektado. Kahit na sa pinakamalakas na static magnetic field sa Europa, na may lakas na 37 Tesla, ang superconductivity sa tungsten disulfide ay hindi nagpapakita ng anumang pagbabago. Gayunpaman, kahit na ito ay mahusay na magkaroon ng tulad malakas na proteksyon, ang susunod na hamon ay upang mahanap ang isang paraan upang makontrol ang proteksiyon epekto, sa pamamagitan ng paglalapat ng isang electric field.

Bagong superconducting states

Pinag-aralan ni Ye at ng kanyang mga collaborator ang isang double layer ng molybdenum disulfide: "Sa pagsasaayos na iyon, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang layer ay lumilikha ng mga bagong superconducting state." Gumawa ka ng nakasuspinde na double layer, na may isang ionic na likido sa magkabilang panig na maaaring magamit upang lumikha ng electric field sa buong bilayer. "Sa indibidwal na monolayer, ang naturang field ay magiging walang simetriko, na may mga positibong ion sa isang panig at negatibong singil sa kabilang panig. Gayunpaman, sa bilayer, maaari tayong magkaroon ng parehong halaga ng singil na naiimpluwensyahan sa parehong mga monolayer, na lumilikha ng simetriko na sistema," paliwanag ni Ye. Ang electric field na kaya ginawa ay maaaring gamitin upang i-on at off ang superconductivity. Nangangahulugan ito na ang isang superconducting transistor ay nilikha na maaaring ma-gate sa pamamagitan ng ionic na likido.

Sa double layer, nawawala ang proteksyon ng Ising laban sa mga panlabas na magnetic field. "Nangyayari ito dahil sa mga pagbabago sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang layer." Gayunpaman, maaaring maibalik ng electric field ang proteksyon. "Ang antas ng proteksyon ay nagiging isang function kung gaano mo kalakas ang pag-gate sa device."

Cooper pares

Bukod sa paglikha ng superconducting transistor, gumawa si Ye at ang kanyang mga kasamahan ng isa pang nakakaintriga na obserbasyon. Noong 1964, isang espesyal na superconducting state ang hinulaang umiiral, na tinatawag na FFLO state (pinangalanan sa mga siyentipiko na hinulaang ito: Fulde, Ferrell, Larkin at Ovchinnikov). Sa superconductivity, ang mga electron ay naglalakbay nang pares sa magkasalungat na direksyon. Dahil naglalakbay sila sa parehong bilis, ang mga pares ng Cooper na ito ay may kabuuang kinetic momentum na zero. Ngunit sa estado ng FFLO, mayroong isang maliit na pagkakaiba sa bilis at samakatuwid ang kinetic momentum ay hindi zero. Sa ngayon, ang estadong ito ay hindi pa napag-aralan nang maayos sa mga eksperimento.

“Natugunan namin ang halos lahat ng mga kinakailangan upang maihanda ang estado ng FFLO sa aming device,” sabi ni Ye. "Ngunit ang estado ay napakarupok at lubos na naapektuhan ng mga kontaminasyon sa ibabaw ng aming materyal. Samakatuwid, kakailanganin naming ulitin ang mga eksperimento na may mas malinis na mga sample."

Gamit ang suspendidong bilayer ng molybdenum disulfide, mayroon si Ye at mga collaborator ng lahat ng sangkap na kailangan para pag-aralan ang ilang espesyal na estado ng superconducting. "Ito ay tunay na pangunahing agham na maaaring magdala sa amin ng mga pagbabago sa konsepto."