Chiral supraledelse demonstrerede eksperimentelt for første gang

(Phys.org) - Videnskabsfolk har fundet ud af, at en superledende strøm kun strømmer i en retning gennem et kiralt nanorør, markerer den første observation af virkningerne af kiralitet på superledning. Indtil nu, superledning er kun påvist i achirale materialer, hvor strømmen flyder lige meget i begge retninger.

Forskerteamet, F. Qin et al ., fra Japan, USA, og Israel, har udgivet et papir om den første observation af chiral superledning i en nylig udgave af Naturkommunikation .

Chiral superledelse kombinerer to typisk uafhængige begreber i et enkelt materiale:Kirale materialer har spejlbilleder, der ikke er identiske, ligner, hvordan venstre og højre hånd ikke er identiske, fordi de ikke kan overlejres den ene oven på den anden. Og superledende materialer kan lede en elektrisk strøm med nul modstand ved meget lave temperaturer.

Observation af chiral superledning har været eksperimentelt udfordrende på grund af materialekravene. Selvom kulnanorør er superledende, kiral, og almindeligt tilgængelig, hidtil har forskere kun med succes demonstreret supraledende elektrontransport i nanorørssamlinger og ikke i individuelle nanorør, som er nødvendige til dette formål.

"Den vigtigste betydning af vores arbejde er, at supraledelse realiseres i et individuelt nanorør for første gang, "fortalte medforfatter Toshiya Ideue ved University of Tokyo Phys.org . "Det gør det muligt for os at søge efter eksotiske superledende egenskaber, der stammer fra den karakteristiske (rørformede eller kirale) struktur."

Præstationen er kun mulig med et nyt todimensionalt superledende materiale kaldet wolframdisulfid, en type overgangsmetal dichalcogenid, som er en ny klasse af materialer, der har potentielle anvendelser inden for elektronik, fotonik, og andre områder. Wolframdisulfid -nanorørene er superledende ved lave temperaturer ved hjælp af en metode kaldet ionisk flydende gating og har også en kiral struktur. Ud over, det er muligt at køre en superledende strøm gennem et individuelt wolframdisulfid -nanorør.

Da forskerne løb en strøm gennem et af disse nanorør og afkølede enheden til 5,8 K, strømmen blev superledende - i dette tilfælde hvilket betyder, at dens normale modstand faldt til det halve. Da forskerne anvendte et magnetfelt parallelt med nanorøret, de observerede små antisymmetriske signaler, der kun bevæger sig i en retning. Disse signaler er ubetydeligt små i ikke -kirale superledende materialer, og forskerne forklarer, at den kirale struktur er ansvarlig for stærkt at forstærke disse signaler.

"Den asymmetriske elektriske transport realiseres kun, når et magnetfelt påføres parallelt med røraksen, "Sagde Ideue." Hvis der ikke er noget magnetfelt, strøm skal flyde symmetrisk. Vi bemærker, at elektrisk strøm skal være asymmetrisk (hvis magnetfeltet påføres parallelt med røraksen) selv i normal tilstand (ikke-superledende region), men vi kunne ikke se nogen synlige signaler i normal tilstand endnu, interessant, det viser en stor forbedring i det superledende område. "

I øjeblikket, forskerne er ikke helt sikre på, hvad der forårsager den asymmetriske elektriske transport i de chirale superledende nanorør. De planlægger at undersøge disse mekanismer yderligere i fremtiden, som ville afsløre ny indsigt i forholdet mellem superledning og chiralitet.

"Vores næste plan er at forstå den mikroskopiske mekanisme for de observerede fænomener, "Sagde Ideue." Desuden Vi vil forsøge at verificere universaliteten af ​​den ikke -gensidige superledende transport og dens forbedring i den superledende region. "

Selvom det kan være for tidligt at fortælle, hvilken slags applikationer chiral superledning kan have, forskerne forklarer, at envejseffekten deler ligheder med eksisterende teknologier.

"En ting, vi kan sige, er, at ikke-gensidig elektrisk transport kan forstås som en 'udbedringseffekt' eller 'diodelignende funktionalitet' (hvis den er stor), så den kan bruges til at realisere en 'superledende diode', som kan have potentiale applikationer til superledende kredsløb, "Sagde Ideue.

© 2017 Phys.org