I superconduttori non convenzionali costituiscono uno dei grandi misteri della fisica. Tra questi c'è lo stronzio rutenato, che si distingue come un superconduttore controverso. Durante il suo dottorato di ricerca, Il fisico di Leida Kaveh Lahabi ha fornito nuove intuizioni sulla natura della superconduttività in questo materiale, portando a un nuovo tipo di giunzione superconduttiva. Lahabi ha conseguito il dottorato di ricerca. lode.

Da quando Heike Kamerlingh Onnes scoprì la superconduttività a Leida nel 1911, i fisici hanno cercato di capire perché alcuni materiali conducono l'elettricità senza alcuna resistenza. Nel 1957, Bardeen, Cooper e Schrieffer hanno sviluppato la prima teoria su come funziona la superconduttività a livello microscopico accoppiando gli elettroni. Nei decenni successivi però, furono trovati nuovi superconduttori che non potevano essere descritti da questa teoria. Questi sono indicati come superconduttori non convenzionali, tra cui stronzio rutenato (Sr ₂ RuO ₄ ) si distingue come uno dei più controversi. Questo perché alla transizione superconduttiva le coppie di elettroni sembrano fare qualcosa di piuttosto insolito:i loro elettroni iniziano spontaneamente a orbitare l'uno intorno all'altro.

Domini chirali

Poiché il moto orbitale degli elettroni accoppiati può essere sia orario che antiorario, i teorici hanno proposto che il superconduttore si divida spontaneamente in domini in cui tutti gli elettroni hanno lo stesso movimento orbitale:domini chirali. Nonostante i numerosi sforzi compiuti negli ultimi due decenni, tuttavia, tali domini non sono mai stati osservati direttamente. Durante il suo dottorato di ricerca, Il fisico di Leida Kaveh Lahabi ha, in collaborazione con un gruppo dell'Università di Kyoto, per la prima volta ha fornito una forte evidenza dell'esistenza dei cosiddetti muri di domini chirali, il confine tra due domini chirali.

Muro di dominio come giunzione

Lahabi con il suo supervisore Jan Aarts e il team di Kyoto hanno scoperto che un muro di dominio chirale potrebbe agire come un tipo insolito di giunzione Josephson, che tradizionalmente consiste in due superconduttori separati da un anello debole. Nell'elettronica convenzionale, gli elettroni sono guidati da una differenza di potenziale, ad esempio tramite una batteria. Nei superconduttori invece, nessun campo elettrico può esistere, e non ci può essere alcuna differenza potenziale. Anziché, una corrente superconduttiva è guidata dalla differenza nella fase quantomeccanica (ϕ) dei superconduttori, che di solito è indotto da uno stimolo esterno come un campo magnetico.

Ad un muro di dominio chirale tuttavia, una supercorrente può fluire anche quando non è presente alcuno stimolo esterno. Le giunzioni trovate nel rutenato di stronzio da Lahabi e dai suoi colleghi mostrano le firme di una differenza di fase intrinseca (0 <ϕ <π), che comporterebbe una corrente spontanea che scorre tra domini chirali vicini. Tale giunzione potrebbe avere la capacità di immagazzinare supercorrenti e fungere da "batteria, " con applicazioni future come la memoria superconduttiva e il calcolo quantistico.