U supravodljivim materijalima električna struja će teći bez otpora.Postoji dosta praktičnih primjena ovog fenomena;međutim, mnoga temeljna pitanja još uvijek ostaju bez odgovora.Izvanredni profesor Justin Ye, voditelj grupe za fiziku uređaja složenih materijala na Sveučilištu u Groningenu, proučavao je supravodljivost u dvostrukom sloju molibden disulfida i otkrio nova supravodljiva stanja.Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Nanotechnology 4. studenog.

Supravodljivost je prikazana u jednoslojnim kristalima, na primjer, molibden disulfida ili volfram disulfida koji imaju debljinu od samo tri atoma."U oba monosloja postoji posebna vrsta supravodljivosti u kojoj unutarnje magnetsko polje štiti supravodljivo stanje od vanjskih magnetskih polja", objašnjava Ye.Normalna supravodljivost nestaje kada se primijeni veliko vanjsko magnetsko polje, ali ova Isingova supravodljivost je snažno zaštićena.Čak ni u najjačem statičkom magnetskom polju u Europi, koje ima snagu od 37 Tesla, supravodljivost u volfram disulfidu ne pokazuje nikakve promjene.No, iako je sjajno imati tako jaku zaštitu, sljedeći izazov je pronaći način za kontrolu ovog zaštitnog učinka, primjenom električnog polja.

Nova supravodljiva stanja

Ye i njegovi suradnici proučavali su dvostruki sloj molibden disulfida: "U toj konfiguraciji, interakcija između dva sloja stvara nova supravodljiva stanja."Ye je stvorio viseći dvostruki sloj, s ionskom tekućinom s obje strane koja se može koristiti za stvaranje električnog polja preko dvosloja.“U pojedinačnom monosloju, takvo će polje biti asimetrično, s pozitivnim ionima s jedne strane i induciranim negativnim nabojima s druge strane.Međutim, u dvosloju možemo imati istu količinu induciranog naboja na oba monosloja, stvarajući simetričan sustav,” objašnjava Ye.Tako stvoreno električno polje moglo se koristiti za uključivanje i isključivanje supravodljivosti.To znači da je stvoren supravodljivi tranzistor koji se može provući kroz ionsku tekućinu.

U dvostrukom sloju nestaje Ising zaštita od vanjskih magnetskih polja."To se događa zbog promjena u interakciji između dva sloja."Međutim, električno polje može vratiti zaštitu."Razina zaštite ovisi o tome koliko snažno zatvarate uređaj."

Cooper parovi

Osim stvaranja supravodljivog tranzistora, Ye i njegovi kolege došli su do još jednog intrigantnog opažanja.Godine 1964. predviđeno je postojanje posebnog supravodljivog stanja, nazvanog FFLO stanje (nazvano po znanstvenicima koji su ga predvidjeli: Fulde, Ferrell, Larkin i Ovchinnikov).U supravodljivosti elektroni putuju u parovima u suprotnim smjerovima.Budući da putuju istom brzinom, ovi Cooperovi parovi imaju ukupni kinetički moment jednak nuli.Ali u stanju FFLO postoji mala razlika u brzini i stoga kinetički moment nije nula.Do sada ovo stanje nikada nije valjano proučavano u eksperimentima.

“Ispunili smo gotovo sve preduvjete za pripremu FFLO stanja u našem uređaju,” kaže Ye.“Ali stanje je vrlo krhko i na njega značajno utječu onečišćenja na površini našeg materijala.Stoga ćemo morati ponoviti eksperimente s čišćim uzorcima.”

Uz suspendirani dvosloj molibden disulfida, Ye i suradnici imaju sve sastojke potrebne za proučavanje nekih posebnih supravodljivih stanja."Ovo je doista temeljna znanost koja bi nam mogla donijeti konceptualne promjene."