在超導(dǎo)材料中 電流將流動而沒有任何電阻

在超導(dǎo)材料中，電流將流動而沒有任何電阻。這種現(xiàn)象有很多實(shí)際應(yīng)用。但是，許多基本問題尚未得到解答。格羅寧根大學(xué)復(fù)合材料器件物理小組負(fù)責(zé)人葉國in副教授研究了雙層二硫化鉬中的超導(dǎo)性并發(fā)現(xiàn)了新的超導(dǎo)態(tài)。結(jié)果于11月4日發(fā)表在《自然納米技術(shù)》雜志上。

在例如僅具有三個原子的厚度的二硫化鉬或二硫化鎢的單層晶體中已經(jīng)顯示出超導(dǎo)性。“在兩個單層中，都有一種特殊類型的超導(dǎo)，其中內(nèi)部磁場保護(hù)超導(dǎo)狀態(tài) 葉解釋說。“當(dāng)施加大的外部磁場時，正常的超導(dǎo)性消失了，但是這種伊辛超導(dǎo)性得到了強(qiáng)有力的保護(hù)。即使在歐洲最強(qiáng)的靜磁場中，強(qiáng)度為37特斯拉，歐洲的超導(dǎo)性也是如此。二硫化鎢沒有任何變化，盡管具有如此強(qiáng)的保護(hù)作用雖然很棒，但下一個挑戰(zhàn)是找到一種通過施加電場來控制這種保護(hù)作用的方法。

新的超導(dǎo)狀態(tài)

葉和他的合作者研究了雙層的二硫化鉬：“在該結(jié)構(gòu)中，兩個層之間的相互作用產(chǎn)生新的超導(dǎo)狀態(tài)。” 葉創(chuàng)建了一個懸浮的雙層，兩面都帶有離子液體，可用于在雙層上產(chǎn)生電場。“在單個單分子層中，這樣的電場將是不對稱的，在一側(cè)上有正離子，而在另一側(cè)上產(chǎn)生負(fù)電荷。但是，在雙層中，我們在兩個單層上都可以產(chǎn)生相同量的電荷，從而形成一個對稱系統(tǒng)，”葉解釋。由此產(chǎn)生的電場可用于打開和關(guān)閉超導(dǎo)。這意味著創(chuàng)建了一個超導(dǎo)晶體管，可以通過離子液體進(jìn)行門控。

在雙層中，針對外部磁場的Ising保護(hù)消失了。“發(fā)生這種情況是由于兩層之間的交互發(fā)生了變化。” 但是，電場可以恢復(fù)保護(hù)。“保護(hù)級別取決于您對設(shè)備的門控強(qiáng)度。”

庫珀對

除了制造超導(dǎo)晶體管外，葉及其同事還提出了另一項(xiàng)有趣的觀察。1964年，預(yù)計(jì)將存在一種特殊的超導(dǎo)狀態(tài)，稱為FFLO狀態(tài)(以預(yù)測它的科學(xué)家的名字命名：Fulde，F(xiàn)errell，Larkin和Ovchinnikov)。在超導(dǎo)中，電子成對地在相反的方向上傳播。由于它們以相同的速度行進(jìn)，因此這些庫珀對的總動量為零。但是在FFLO狀態(tài)下，速度差很小，因此動量不為零。到目前為止，還沒有在實(shí)驗(yàn)中對這種狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难芯俊?/p>

葉說：“我們已經(jīng)滿足了在設(shè)備中準(zhǔn)備FFLO狀態(tài)的所有先決條件。” “但是狀態(tài)非常脆弱，并且受到材料表面污染物的嚴(yán)重影響。因此，我們將需要使用更干凈的樣品重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。”

借助懸浮的二硫化鉬雙層，Ye和合作者擁有研究某些特殊超導(dǎo)狀態(tài)所需的所有成分。“這是真正的基礎(chǔ)科學(xué)，可能會給我們帶來概念上的改變。”