En materiales superconductores, una corriente eléctrica fluirá sin ninguna resistencia. Hay bastantes aplicaciones prácticas de este fenómeno; sin embargo, muchas preguntas fundamentales siguen sin respuesta. Profesor asociado Justin Ye, jefe del grupo de Física de Dispositivos de Materiales Complejos en la Universidad de Groningen, estudió la superconductividad en una doble capa de disulfuro de molibdeno y descubrió nuevos estados superconductores. Los resultados fueron publicados en la revista Nanotecnología de la naturaleza el 4 de noviembre.

Se ha demostrado superconductividad en cristales monocapa de, por ejemplo, disulfuro de molibdeno o disulfuro de tungsteno que tienen un espesor de solo tres átomos. "En ambas monocapas, existe un tipo especial de superconductividad en la que un campo magnético interno protege el estado superconductor de los campos magnéticos externos, "Ye explica. La superconductividad normal desaparece cuando se aplica un gran campo magnético externo, pero esta superconductividad de Ising está fuertemente protegida. Incluso en el campo magnético estático más fuerte de Europa, que tiene una fuerza de 37 Tesla, la superconductividad en el disulfuro de tungsteno no muestra ningún cambio. Sin embargo, aunque es genial tener una protección tan fuerte, el próximo desafío es encontrar una manera de controlar este efecto protector, aplicando un campo eléctrico.

Nuevos estados superconductores

Ye y sus colaboradores estudiaron una doble capa de disulfuro de molibdeno:"En esa configuración, la interacción entre las dos capas crea nuevos estados superconductores. "Ustedes crearon una doble capa suspendida, con un líquido iónico en ambos lados que se puede utilizar para crear un campo eléctrico a través de la bicapa. "En la monocapa individual, tal campo será asimétrico, con iones positivos en un lado y cargas negativas inducidas en el otro. Sin embargo, en la bicapa, podemos tener la misma cantidad de carga inducida en ambas monocapas, creando un sistema simétrico, "Ye explica. El campo eléctrico que se creó de esta manera podría usarse para activar y desactivar la superconductividad. Esto significa que se creó un transistor superconductor que podría ser activado a través del líquido iónico.

En la doble capa, la protección de Ising contra los campos magnéticos externos desaparece. "Esto sucede debido a cambios en la interacción entre las dos capas". Sin embargo, el campo eléctrico puede restaurar la protección. "El nivel de protección se convierte en una función de la fuerza con la que se bloquea el dispositivo".

Pares de Cooper

Aparte de crear un transistor superconductor, Ye y sus colegas hicieron otra observación intrigante. En 1964, se predijo que existía un estado superconductor especial, llamado el estado FFLO (llamado así por los científicos que lo predijeron:Fulde, Ferrell, Larkin y Ovchinnikov). En superconductividad, los electrones viajan en pares en direcciones opuestas. Dado que viajan a la misma velocidad, estos pares de Cooper tienen un momento cinético total de cero. Pero en el estado FFLO, hay una pequeña diferencia de velocidad y, por lo tanto, el momento cinético no es cero. Hasta aquí, este estado nunca se ha estudiado adecuadamente en experimentos.

"Cumplimos con casi todos los requisitos previos para preparar el estado FFLO en nuestro dispositivo, ", dice Ye." Pero el estado es muy frágil y se ve afectado significativamente por la contaminación en la superficie de nuestro material. Lo haremos, por lo tanto, Necesito repetir los experimentos con muestras más limpias ".

Con la bicapa suspendida de bisulfuro de molibdeno, Vosotros y colaboradores tenemos todos los ingredientes necesarios para estudiar algunos estados superconductores especiales. "Esta es una ciencia verdaderamente fundamental que podría traernos cambios conceptuales".