悬浮层构成特殊的超导体

 
带有离子液体浇口的悬浮二硫化钼双层的示意图(顶部)和SEM图片(底部)。图片提供：格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所的贾斯汀·耶(Justin Ye)组在超导材料中，电流将流动而没有任何电阻。这种现象有很多实际应用。但是，许多基本问题尚未得到解答。格罗宁根大学复合材料器件物理小组负责人叶国in副教授研究了双层二硫化钼中的超导性并发现了新的超导态。结果于11月4日发表在《自然纳米技术》杂志上。
在例如仅具有三个原子的厚度的二硫化钼或二硫化钨的单层晶体中已经显示出超导性。 Ye解释说：“在两个单层中，都有一种特殊的超导性，其中内部磁场保护超导状态免受外部磁场的影响。”当施加较大的外部磁场时，正常的超导性消失，但是这种Ising超导性得到了强有力的保护。即使在欧洲最强的静态磁场中(强度为37特斯拉)，二硫化钨中的超导性也不会显示任何变化。然而，尽管具有如此强的保护作用是很棒的，但是下一个挑战是找到一种通过施加电场来控制这种保护作用的方法。
新的超导状态
叶和他的合作者研究了双层二硫化钼：“在这种配置下，两层之间的相互作用产生了新的超导状态。”叶创建了一个悬浮的双层，两面都带有离子液体，可用于在双层上产生电场。 “在单个单分子层中，这样的电场将是不对称的，在一侧上有正离子，而在另一侧上产生负电荷。但是，在双层中，我们在两个单层上都可以产生相同量的电荷，从而形成一个对称系统，”叶解释。由此产生的电场可用于打开和关闭超导。这意味着创建了一个超导晶体管，可以通过离子液体进行门控。
在双层中，针对外部磁场的Ising保护消失了。 “发生这种情况是由于两层之间的交互发生了变化。”但是，电场可以恢复保护。 “保护级别取决于您对设备的门控强度。”
库珀对
除了制造超导晶体管外，叶及其同事还提出了另一项有趣的观察。 1964年，预计将存在一种特殊的超导状态，称为FFLO状态(以预测它的科学家的名字命名：Fulde，Ferrell，Larkin和Ovchinnikov)。在超导中，电子成对地在相反的方向上传播。由于它们以相同的速度行进，因此这些库珀对的总动量为零。但是在FFLO状态下，速度差很小，因此动量不为零。到目前为止，还没有在实验中对这种状态进行适当的研究。
叶说：“我们已经满足了在设备中准备FFLO状态的所有先决条件。” “但是状态非常脆弱，并且受到材料表面污染物的严重影响。因此，我们将需要使用更干净的样品重复进行实验。”
借助悬浮的二硫化钼双层，Ye和合作者拥有研究某些特殊超导状态所需的所有成分。 “这是真正的基础科学，可能会给我们带来概念上的改变。”