Bijzondere supergeleider dankzij vrij hangende laagjes

Supergeleiding verdwijnt bij blootstelling van het materiaal aan een sterk magneetveld. Rijksuniversiteit Groningen ontdekte dat de zogeheten Ising supergeleiding daar tegen is beschermd.

Trefwoorden: #dubbele laag, #ionen, #ionisch, #Ising, #Justin Ye, #magneetveld, #molybdeen disulfide, #monolaag, #poortspanning, #RUG, #schakeling, #supergeleiding, #Tesla, #transistor, #wolfraam disulfide

Lees verder

research

ENGINEERINGNET.BE - Supergeleiding is al gevonden in tweedimensionale kristallen, bijvoorbeeld van molybdeen disulfide of wolfraam disulfide. Deze monolaag-materialen hebben een dikte van drie atomen.

In beide monolagen bestaat een speciaal soort supergeleiding waarbij een intern magnetisch veld de supergeleidende toestand beschermt tegen een extern magnetisch veld.

Zelfs in de sterkste statische magneet van Europa, met een kracht van 37 Tesla, blijft deze zogeheten Ising supergeleiding bestaan in wolfraam disulfide.

De volgende uitdaging is om dit effect te kunnen controleren met behulp van een elektrisch veld en zo de supergeleiding te kunnen schakelen.

Adjunct hoogleraar Justin Ye, hoofd van de Device Physcis of Complex Materials groep aan de Rijksuniversiteit Groningen, en zijn collega’s bestudeerden daartoe een dubbele laag molybdeen disulfide. ‘In die vorm zorgt de interactie tussen beide lagen voor een nieuwe supergeleidende toestand.’

De dubbele laag was vrij hangend gemaakt, met aan beide kanten een ionische vloeistof die is te gebruiken om een elektrisch veld over de dubbele laag aan te brengen.

‘In een losse monolaag is zo’n veld asymmetrisch, met aan de ene kant positieve ionen en aan de andere kant negatieve. Maar in de dubbele laag kun je dezelfde lading aan beide zijden krijgen, zodat een symmetrisch systeem ontstaat’, aldus Ye.

Het elektrische veld dat zo ontstond was te gebruiken om de supergeleiding aan en uit te zetten. Daarmee is dus een supergeleidende transistor gemaakt, die via de ionische vloeistof is te schakelen.

In de dubbele laag is de Ising bescherming tegen externe magnetische velden verdwenen. ‘Dit gebeurt vanwege veranderingen in de interactie tussen de twee lagen’, zegt Ye. Het elektrische veld herstelt de bescherming. ‘De sterkte van die bescherming hangt af van de poortspanning op de transistor.’

In de vrij hangende dubbellaag van molybdeen disulfide hebben Ye en zijn collega’s alle ingrediënten die nodig zijn voor het bestuderen van bijzondere supergeleidende toestanden. ‘Dit is echt fundamentele wetenschap die tot conceptuele veranderingen kan leiden.’


(Illustratie: Ye lab, RUG)