A szupravezető anyagokban az elektromos áram ellenállás nélkül folyik.Ennek a jelenségnek jó néhány gyakorlati alkalmazása létezik;sok alapvető kérdés azonban még megválaszolatlan maradt.Justin Ye docens, a Groningeni Egyetem Komplex Anyagok Eszközfizikája csoportjának vezetője egy kettős molibdén-diszulfidréteg szupravezetését tanulmányozta, és új szupravezető állapotokat fedezett fel.Az eredményeket a Nature Nanotechnology folyóiratban tették közzé november 4-én.

Szupravezető képességet mutattak ki például molibdén-diszulfid vagy volfrám-diszulfid egyrétegű kristályaiban, amelyek vastagsága mindössze három atom.„Mindkét egyrétegű rétegben létezik egy speciális szupravezetés, amelyben egy belső mágneses tér védi a szupravezető állapotot a külső mágneses mezőktől” – magyarázza Ye.A normál szupravezetés megszűnik, ha nagy külső mágneses mezőt alkalmazunk, de ez az Ising szupravezetés erősen védett.A wolfram-diszulfid szupravezető képessége még Európa legerősebb, 37 Tesla erősségű statikus mágneses mezőjében sem mutat változást.Azonban, bár nagyszerű egy ilyen erős védelem, a következő kihívás az, hogy megtaláljuk a módját ennek a védőhatásnak a szabályozására, elektromos tér alkalmazásával.

Új szupravezető állapotok

Y és munkatársai egy kétrétegű molibdén-diszulfidot tanulmányoztak: „Ebben a konfigurációban a két réteg közötti kölcsönhatás új szupravezető állapotokat hoz létre.”Létrehozott egy felfüggesztett kettős réteget, mindkét oldalán ionos folyadékkal, amely felhasználható elektromos mező létrehozására a kettős rétegen.„Az egyes egyrétegű rétegben egy ilyen mező aszimmetrikus lesz, az egyik oldalon pozitív ionok, a másik oldalon negatív töltések indukálódnak.A kettős rétegben azonban mindkét monorétegben azonos mennyiségű töltést indukálhatunk, szimmetrikus rendszert hozva létre” – magyarázza Ye.Az így létrejött elektromos térrel a szupravezetés be- és kikapcsolható volt.Ez azt jelenti, hogy létrejött egy szupravezető tranzisztor, amely átvezethető az ionos folyadékon.

A kettős rétegben az Ising külső mágneses mezők elleni védelem eltűnik."Ez a két réteg közötti kölcsönhatás megváltozása miatt történik."Az elektromos tér azonban helyreállíthatja a védelmet."A védelem szintje attól függ, hogy milyen erősen zárja be az eszközt."

Cooper párok

A szupravezető tranzisztor létrehozásán kívül Ye és munkatársai egy másik érdekes megfigyelést is tettek.1964-ben egy speciális szupravezető állapot létezését jósolták, FFLO-állapotnak (az azt jósló tudósokról nevezték el: Fulde, Ferrell, Larkin és Ovchinnikov).A szupravezetésben az elektronok párban, ellentétes irányban haladnak.Mivel azonos sebességgel haladnak, ezeknek a Cooper-pároknak a teljes kinetikai impulzusa nulla.De FFLO állapotban kis sebességkülönbség van, ezért a kinetikus momentum nem nulla.Eddig ezt az állapotot soha nem vizsgálták megfelelően kísérletekben.

„Majdnem minden előfeltételt teljesítettünk, hogy előkészítsük az FFLO állapotot a készülékünkben” – mondja Ye.„De az állapot nagyon sérülékeny, és jelentősen befolyásolják az anyagunk felületén lévő szennyeződések.Ezért meg kell ismételnünk a kísérleteket tisztább mintákkal."

A molibdén-diszulfid lebegő kettős rétegével Ye és munkatársai rendelkeznek minden olyan összetevővel, amely bizonyos speciális szupravezető állapotok tanulmányozásához szükséges."Ez valóban alapvető tudomány, amely fogalmi változásokat hozhat számunkra."