과학자들은 Ising 초전도체에서 새로운 초전도 상태에 대한 증거를 찾습니다.

Groningen 대학의 과학자들은 획기적인 실험에서 네덜란드 Nijmegen 및 Twente 대학 및 Harbin Institute of Technology(중국)의 동료들과 함께 2017년에 처음으로 예측된 ​​초전도 상태의 존재를 발견했습니다. 그들은 저널에서 5월 24일에 FFLO 초전도 상태의 특별한 변형에 대한 증거를 제시합니다. 자연. 이 발견은 특히 초전도 전자 분야에서 중요한 응용 분야가 될 수 있습니다.

이 논문의 주 저자는 Groningen 대학의 복합 재료 장치 물리학 그룹을 이끌고 있는 Justin Ye 교수입니다. Ye와 그의 팀은 Ising 초전도 상태에 대해 연구해 왔습니다. 이것은 일반적으로 초전도성을 파괴하는 자기장에 저항할 수 있는 특별한 상태이며 2015년에 팀에서 설명했습니다. 2019년에 그들은 두 가지에 상주하는 Ising 초전도 상태를 결합할 수 있는 이황화몰리브덴 이중층으로 구성된 장치를 만들었습니다. 레이어. 흥미롭게도 Ye와 그의 팀이 만든 장치는 전기장을 사용하여 이 보호 장치를 켜거나 끌 수 있게 하여 초전도 트랜지스터를 만듭니다.

피하는

결합된 Ising 초전도체 장치는 초전도 분야의 오랜 도전 과제를 밝힙니다. 1964년에 4명의 과학자(Fulde, Ferrell, Larkin 및 Ovchinnikov)는 FFLO 상태라고 하는 저온 및 강한 자기장 조건에서 존재할 수 있는 특별한 초전도 상태를 예측했습니다. 표준 초전도에서 전자는 Cooper 쌍으로 반대 방향으로 이동합니다. 같은 속도로 이동하기 때문에 이 전자들은 총 운동량은 0입니다. 그러나 FFLO 상태에서는 Cooper 쌍의 전자 사이에 약간의 속도 차이가 있으며 이는 알짜 운동량을 의미합니다.

‘이 상태는 매우 파악하기 어렵고 일반 초전도체에 존재한다고 주장하는 기사는 소수에 불과합니다.’라고 Ye는 말합니다. ‘그러나 이들 중 어느 것도 결정적이지 않습니다.’ 기존의 초전도체에서 FFLO 상태를 생성하려면 강한 자기장이 필요합니다. 그러나 자기장의 역할은 신중하게 조정할 필요가 있습니다. 간단히 말해서, 자기장이 두 가지 역할을 하려면 Zeeman 효과를 사용해야 합니다. 이것은 스핀의 방향(자기 모멘트)에 따라 Cooper 쌍의 전자를 분리하지만 궤도 효과(일반적으로 초전도성을 파괴하는 다른 역할)에는 영향을 미치지 않습니다. ‘그것은 초전도성과 외부 자기장 사이의 섬세한 교섭’이라고 Ye는 설명했다.

지문

Ye와 그의 동료들이 소개하고 저널에 발표한 Ising 초전도성 과학 2015년에는 Zeeman 효과를 억제합니다. ‘기존의 FFLO를 가능하게 하는 핵심 성분을 걸러냄으로써 우리는 자기장이 다른 역할, 즉 궤도 효과를 수행할 수 있는 충분한 공간을 제공했습니다.’라고 Ye는 말합니다.

‘우리가 논문에서 시연한 것은 Ising 초전도체에서 궤도 효과 구동 FFLO 상태의 명확한 지문입니다.’라고 Ye는 설명합니다. ‘이것은 2017년에 처음으로 이론적으로 설명된 색다른 FFLO 상태입니다.’ 기존 초전도체의 FFLO 상태는 매우 낮은 온도와 매우 강한 자기장이 필요하므로 생성하기 어렵습니다. 그러나 Ye의 Ising 초전도체에서는 약한 자기장과 더 높은 온도에서 상태에 도달합니다.

트랜지스터

실제로 Ye는 2019년 이황화 몰리브덴 초전도 장치에서 FFLO 상태의 징후를 처음 관찰했습니다. ‘그 당시에는 샘플이 충분하지 않았기 때문에 이를 증명할 수 없었습니다.’라고 Ye는 말합니다. 그러나 그의 박사 과정 학생인 Puhua Wan은 Cooper 쌍에 실제로 유한한 모멘텀이 있음을 보여주는 모든 요구 사항을 충족하는 재료 샘플을 생산하는 데 성공했습니다. ‘실제 실험은 반년이 걸렸지만 결과 분석은 1년이 더 걸렸습니다.’라고 Ye는 말합니다. Wan은 첫 번째 저자입니다. 자연 종이.

이 새로운 초전도 상태는 추가 조사가 필요합니다. 이: ‘배울 게 많다. 예를 들어, 운동량은 물리적 매개변수에 어떤 영향을 줍니까? 이 상태를 연구하면 초전도성에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있습니다. 그리고 이를 통해 트랜지스터와 같은 장치에서 이 상태를 제어할 수 있습니다. 그것이 우리의 다음 도전입니다.’

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230524181901.htm