Hvordan man identificerer chiral superledning i nye materialer

Chiral superledning er en sjælden og eksotisk form for superledning, hvor den superledende tilstand bryder tidsomvendt symmetri. Dette kan føre til en række usædvanlige egenskaber, såsom dannelsen af ​​Majorana-fermioner og generering af et magnetfelt uden et påført magnetfelt.

Der er en række måder at identificere chiral superledning i nye materialer. En måde er at se efter tilstedeværelsen af ​​et magnetfelt uden et påført magnetfelt. Dette kan gøres ved hjælp af en række forskellige teknikker, såsom magnetisk kraftmikroskopi eller SQUID-magnetometri.

En anden måde at identificere chiral superledning på er at lede efter tilstedeværelsen af ​​Majorana-fermioner. Majorana-fermioner er kvasipartikler, der er deres egne antipartikler og er blevet forudsagt at eksistere i chirale superledere. De kan påvises ved hjælp af en række forskellige teknikker, såsom scanning tunneling mikroskopi eller Josephson spektroskopi.

Endelig kan chiral superledning også identificeres ved at lede efter tilstedeværelsen af ​​et Chern-tal, der ikke er nul. Chern-tallet er en topologisk invariant, der karakteriserer et materiales topologiske egenskaber. Det kan beregnes ved hjælp af en række forskellige teknikker, såsom båndstrukturberegninger eller transportmålinger.

Hvis et materiale udviser nogen af ​​disse egenskaber, er det en stærk indikation af, at det er en chiral superleder. Yderligere eksperimenter kan derefter udføres for at bekræfte tilstedeværelsen af ​​chiral superledning og for at studere dens egenskaber.

Her er nogle specifikke eksperimentelle teknikker, der kan bruges til at identificere chiral superledning i nye materialer:

* Magnetisk kraftmikroskopi: Denne teknik kan bruges til at måle det magnetiske felt, der genereres af en chiral superleder. En skarp spids bringes tæt på materialets overflade, og den magnetiske kraft mellem spidsen og materialet måles. Hvis materialet er en chiral superleder, vil den magnetiske kraft være ikke-nul.

* SQUID magnetometri: Denne teknik kan også bruges til at måle det magnetiske felt, der genereres af en chiral superleder. En SQUID (superledende kvanteinterferensenhed) er et meget følsomt magnetometer, der kan registrere ekstremt svage magnetfelter. Hvis materialet er en chiral superleder, vil SQUID detektere et magnetfelt, der ikke er nul.

* Scanning tunneling mikroskopi: Denne teknik kan bruges til at afbilde overfladen af ​​et materiale på atomniveau. Hvis materialet er en chiral superleder, vil scanningstunnelmikroskopet afsløre tilstedeværelsen af ​​Majorana-fermioner. Majorana-fermioner er kvasipartikler, der er deres egne antipartikler og er blevet forudsagt at eksistere i chirale superledere.

* Josephson-spektroskopi: Denne teknik kan bruges til at måle de elektriske egenskaber af en chiral superleder. Hvis materialet er en chiral superleder, vil Josephson-spektroskopien afsløre tilstedeværelsen af ​​et Chern-tal, der ikke er nul. Chern-tallet er en topologisk invariant, der karakteriserer et materiales topologiske egenskaber.

Dette er blot nogle få af de eksperimentelle teknikker, der kan bruges til at identificere chiral superledning i nye materialer. Ved at bruge disse teknikker kan videnskabsmænd opnå en bedre forståelse af denne sjældne og eksotiske form for superledning og dens potentielle anvendelser.