Научници откривају неухватљиво суправодљиво стање које је први пут предвиђено 2017

У револуционарном експерименту, истраживачи са Универзитета у Гронингену сарађивали су са колегама са универзитета Нијмеген и Твенте у Холандији и Харбинског института за технологију у Кини. Заједно су потврдили постојање суправодљивог стања које је први пут предвиђено 2017. године.

Њихови налази, који утврђују доказе за јединствени облик суправодљивог ФФЛО стања, недавно су објављени у часопису природа. Овај пробој има потенцијал да буде утицајан, посебно у области суперпроводне електронике.

Ово је проф. др Јустин Иее, председник Групе за физику уређаја за сложене материјале на Универзитету Гронинген у Холандији, и главни аутор Натуре рада о суперпроводљивом стању ФФЛО. Заслуге: Силвиа Гермес

Главни аутор рада је професор Јустин Иее, који води групу за физику уређаја за сложене материјале на Универзитету у Гронингену. Ви и његов тим радили сте на Изинговом суправодљивом случају. Ово је посебан случај који може да одоли магнетним пољима која уништавају суперпроводљивост уопште, и то је било то Тим је то описао 2015.

У 2019. су створили Уређај који се састоји од двоструког слоја молибден дисулфидае се може повезати са Изинговим суправодљивим стањима присутним у два слоја. Занимљиво је да уређај који су Је и његов тим креирали омогућава да се ова заштита укључи или искључи помоћу електричног поља, што резултира суправодљивим транзистором.

Неухватљиво

Изингов двоструки суперпроводни уређај баца светло на дугогодишњи изазов у ​​области суперпроводљивости. Године 1964. четири научника (Фулде, Феррелл, Ларкин и Овчиников) су предвидела посебно суправодљиво стање које може постојати у условима ниске температуре и јаког магнетног поља, названо ФФЛО стање.

У стандардној суперпроводљивости, електрони путују у супротним смеровима као Куперови парови. Пошто се крећу истом брзином, укупни импулс ових електрона је нула. Међутим, у случају ФФЛО, постоји мала разлика у брзини између електрона у Куперовим паровима, што имплицира нето кинетички импулс.

„Овај случај је веома неухватљив и постоји само неколико материјала који тврде да су обични суперпроводници“, каже Ие. Међутим, ништа од овога није коначно.

Овај фазни дијаграм показује постојање анизотропног шестоструког орбиталног стања, које заузима велики део фазног дијаграма. У горњем десном углу, шематске илустрације показују просторну модулацију параметра суправодљивог реда. Заслуге: П. Ван/Универзитет у Гронингену

Да би се створило ФФЛО стање у конвенционалном суперпроводнику, потребно је јако магнетно поље. Али улогу магнетног поља треба фино подесити. Једноставно речено, да би магнетно поље играло две улоге, потребно је да користимо Зееманов ефекат. Ово раздваја електроне у Куперове парове на основу њиховог правца окретања (магнетног момента), али не и на орбиталном ефекту – другој улози која обично уништава суперпроводљивост.

„То је деликатан преговор између суперпроводљивости и спољашњег магнетног поља“, објашњава Ји.

отисак прста

Први аутор Бухуа Ван произвео је узорке који су испунили све услове да би показао да заиста постоји коначни импулс у Цоопер паровима. Заслуге: П. Ван/Универзитет у Гронингену

је суправодљивост, које су представили Ие и његови сарадници и објављени у часопису науке 2015. потиснуо је Зееман ефекат. „Филтрирањем кључне компоненте која омогућава конвенционални ФФЛО, ослободили смо довољно простора да магнетно поље игра своју другу улогу, а то је орбитални ефекат“, каже Ие.

„Оно што смо показали у нашем раду је јасан отисак ФФЛО стања вођеног орбиталним ефектом у Изинговом суперпроводнику“, објашњава Ји. „Ово је нетипичан случај ФФЛО, први пут описан теоретски 2017. ФФЛО стање у конвенционалним суперпроводницима захтева веома ниске температуре и веома јака магнетна поља, што отежава његово формирање. Међутим, у Иеовом Изинговом суперпроводнику стање се постиже слабијим магнетним пољем и на вишим температурама.

транзистори

У ствари, Ји је први пут приметио знаке ФФЛО стања у свом суперпроводљивом уређају за молибден дисулфид 2019. „У то време то нисмо могли да докажемо, јер узорци нису били довољно добри“, каже Ји. Међутим, стекао је докторат. Студент Пухуа Ван је од тада успео да произведе узорке материјала који су испуњавали све услове да би показао да заиста постоји коначан замах у Цоопер паровима. „Права испитивања су трајала пола године, али је анализа резултата додала још годину дана“, каже Ие. Ван је први аутор природа папир.

Ово ново суперпроводљиво стање треба даље истраживање. Ви: „Може се много научити о томе. На пример, како кинетички импулс утиче на физичке параметре? Проучавање овог стања пружиће нови увид у суправодљивост. Ово нам може омогућити да контролишемо ово стање у уређајима као што су транзистори. Ово је наш следећи изазов.“

Референца: „Орбитално Фулде-Феррелл-Ларкин-Овцхинников стање у Изинговом суперпроводнику” од Пухуа Вана, Александра Желиука, Ноах ФК Иуан, Ксиаоли Пенг, Ле Зханг, Минпенг Лианг, Ули Зеитлер, Стеффен Виедманн, Нигел Е. природа.
ДОИ: 10.1038/с41586-023-05967-з