Nei materiali superconduttori, una corrente elettrica scorrerà senza alcuna resistenza. Ci sono alcune applicazioni pratiche di questo fenomeno; però, molte domande fondamentali rimangono ancora senza risposta. Professore Associato Justin Ye, capo del gruppo Device Physics of Complex Materials presso l'Università di Groningen, ha studiato la superconduttività in un doppio strato di bisolfuro di molibdeno e ha scoperto nuovi stati superconduttori. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nanotecnologia della natura il 4 novembre.

La superconduttività è stata dimostrata in cristalli monostrato di, Per esempio, bisolfuro di molibdeno o disolfuro di tungsteno che hanno uno spessore di soli tre atomi. "In entrambi i monostrati, esiste un tipo speciale di superconduttività in cui un campo magnetico interno protegge lo stato superconduttore dai campi magnetici esterni, " Ye spiega. La normale superconduttività scompare quando viene applicato un grande campo magnetico esterno, ma questa superconduttività di Ising è fortemente protetta. Anche nel campo magnetico statico più forte d'Europa, che ha una forza di 37 Tesla, la superconduttività nel disolfuro di tungsteno non mostra alcun cambiamento. Però, anche se è bello avere una protezione così forte, la prossima sfida è trovare un modo per controllare questo effetto protettivo, applicando un campo elettrico.

Nuovi stati superconduttori

Ye e i suoi collaboratori hanno studiato un doppio strato di bisolfuro di molibdeno:"In quella configurazione, l'interazione tra i due strati crea nuovi stati superconduttori." Ye ha creato un doppio strato sospeso, con un liquido ionico su entrambi i lati che può essere utilizzato per creare un campo elettrico attraverso il doppio strato. "Nel singolo monostrato, tale campo sarà asimmetrico, con ioni positivi da un lato e cariche negative indotte dall'altro. Però, nel doppio strato, possiamo avere la stessa quantità di carica indotta su entrambi i monostrati, creando un sistema simmetrico, " Ye spiega. Il campo elettrico così creato potrebbe essere utilizzato per attivare e disattivare la superconduttività. Ciò significa che è stato creato un transistor superconduttore che potrebbe essere attraversato dal liquido ionico.

Nel doppio strato, scompare la protezione Ising contro i campi magnetici esterni. "Questo accade a causa dei cambiamenti nell'interazione tra i due strati". Però, il campo elettrico può ripristinare la protezione. "Il livello di protezione diventa una funzione della forza con cui si attiva il dispositivo."

coppie di bottaio

Oltre a creare un transistor superconduttore, Ye ei suoi colleghi hanno fatto un'altra osservazione intrigante. Nel 1964, si prevedeva che esistesse uno stato superconduttore speciale, chiamato lo stato FFLO (dal nome degli scienziati che lo hanno predetto:Fulde, Ferrel, Larkin e Ovchinnikov). Nella superconduttività, gli elettroni viaggiano a coppie in direzioni opposte. Poiché viaggiano alla stessa velocità, queste coppie di Cooper hanno un momento cinetico totale pari a zero. Ma nello stato FFLO, c'è una piccola differenza di velocità e quindi il momento cinetico non è zero. Finora, questo stato non è mai stato adeguatamente studiato negli esperimenti.

"Abbiamo soddisfatto quasi tutti i prerequisiti per preparare lo stato FFLO nel nostro dispositivo, " dice Ye. "Ma lo stato è molto fragile ed è significativamente influenzato dalle contaminazioni sulla superficie del nostro materiale. Noi, perciò, bisogno di ripetere gli esperimenti con campioni più puliti."

Con il doppio strato sospeso di bisolfuro di molibdeno, Voi e i vostri collaboratori avete tutti gli ingredienti necessari per studiare alcuni speciali stati superconduttori. "Questa è una scienza veramente fondamentale che potrebbe portarci cambiamenti concettuali".