Un equipo de físicos dirigido por la Universidad de Minnesota ha descubierto que el exclusivo diselenuro de niobio metálico superconductor (NbSe2) es más resistente cuando se utiliza como una capa muy fina. El diagrama de arriba muestra los diferentes s-, pag-, y estados superconductores de onda d en el metal. Crédito:Alex Hamill y Brett Heischmidt, Universidad de Minnesota
Un equipo internacional de físicos dirigido por la Universidad de Minnesota ha descubierto que un metal superconductor único es más resistente cuando se usa como una capa muy delgada. La investigación es el primer paso hacia un objetivo más amplio de comprender los estados superconductores no convencionales en los materiales. que posiblemente podría usarse en computación cuántica en el futuro.
La colaboración incluye cuatro miembros de la facultad de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota:el profesor asociado Vlad Pribiag, Profesor Rafael Fernandes, y los profesores asistentes Fiona Burnell y Ke Wang, junto con físicos de la Universidad de Cornell y varias otras instituciones. El estudio se publica en Física de la naturaleza .
Diselenuro de niobio (NbSe 2 ) es un metal superconductor, lo que significa que puede conducir electricidad, o transportar electrones de un átomo a otro, sin resistencia. No es raro que los materiales se comporten de manera diferente cuando tienen un tamaño muy pequeño, pero NbSe 2 tiene propiedades potencialmente beneficiosas. Los investigadores encontraron que el material en forma 2D (un sustrato muy delgado de solo unas pocas capas atómicas de espesor) es un superconductor más resistente porque tiene una simetría doble. que es muy diferente de las muestras más gruesas del mismo material.
Motivado por la predicción teórica de Fernandes y Burnell de la superconductividad exótica en este material 2D, Pribiag y Wang comenzaron a investigar dispositivos superconductores 2D atómicamente delgados.
"Esperábamos que tuviera un patrón de rotación de seis veces, como un copo de nieve ". Dijo Wang." A pesar de la estructura séxtuple, sólo mostró un comportamiento doble en el experimento ".
"Esta fue una de las primeras veces que [este fenómeno] se vio en un material real, "Dijo Pribiag.
Los investigadores atribuyeron la simetría rotacional doble recién descubierta del estado superconductor en NbSe 2 a la mezcla entre dos tipos de superconductividad que compiten estrechamente, a saber, el tipo de onda S convencional, típico de NbSe a granel 2 —Y un mecanismo de tipo d o p no convencional que surge en NbSe de pocas capas 2 . Los dos tipos de superconductividad tienen energías muy similares en este sistema. Debido a esto, interactúan y compiten entre sí.
Pribiag y Wang dijeron que más tarde se dieron cuenta de que los físicos de la Universidad de Cornell estaban revisando la misma física utilizando una técnica experimental diferente. a saber, medidas de tunelización cuántica. Decidieron combinar sus resultados con la investigación de Cornell y publicar un estudio completo.
Burnell, Pribiag, y Wang planean basarse en estos resultados iniciales para investigar más a fondo las propiedades de la NbSe atómicamente delgada 2 en combinación con otros materiales 2D exóticos, que en última instancia podría conducir al uso de estados superconductores no convencionales, como la superconductividad topológica, para construir computadoras cuánticas.
"Lo que queremos es una interfaz completamente plana a escala atómica, ", Dijo Pribiag." Creemos que este sistema será capaz de darnos una mejor plataforma para estudiar materiales para usarlos en aplicaciones de computación cuántica ".
Además de Pribiag, Fernandes, Burnell, Wang, la colaboración incluyó a los estudiantes graduados de física de la Universidad de Minnesota Alex Hamill, Brett Heischmidt, Daniel Shaffer, Kan-Ting Tsai, y Xi Zhang; Los miembros de la facultad de la Universidad de Cornell Jie Shan y Kin Fai Mak y el estudiante graduado Egon Sohn; Helmuth Berger y László Forró, investigadores de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza; Alexey Suslov, investigador del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Tallahassee, Fla .; y Xiaoxiang Xi, profesor de la Universidad de Nanjing en China.
