ENGINEERINGNET.BE - De schakeling met gekoppelde Ising supergeleiding werpt licht op een kwestie die lang geleden is aangekaart.
In 1964 voorspelden een aantal wetenschappers al een speciale supergeleidende toestand die kon bestaan bij een lage temperatuur en een hoog magnetisch veld. Dit werd de FFLO toestand genoemd.
In een gewone supergeleider bewegen de elektronen in tegenovergestelde richting in zogeheten Cooper-paren. Omdat ze precies dezelfde snelheid hebben, is het totale kinetische moment van die paren nul.
Maar in de FFLO toestand is er een klein verschil in snelheid tussen de twee elektronen in een Cooper-paar, waardoor er een netto kinetisch moment aanwezig is.
‘Het bestaan van deze toestand was moeilijk te bewijzen', aldus hoogleraar Justin Ye van de Rijksuniversiteit Groningen. Om de FFLO staat in een gewone supergeleider te maken is een sterk magnetisch veld nodig. Dat magnetisch veld moet wel heel nauwkeurig afgesteld zijn en kan twee rollen spelen.
Van die twee wilde Ye specifiek het Zeeman effect gebruiken. Dit scheidt de elektronen van een Cooper-paar op basis van de richting van hun spin, maar niet op basis van het baan-effect, de rol die normaal gesproken supergeleiding onmogelijk maakt. ‘Er is een delicaat evenwicht nodig tussen supergeleiding en het externe magnetische veld’, stelt Ye.
Ising supergeleiding onderdrukt het Zeeman effect. ‘Door de ingrediënten uit te filteren die gewone FFLO supergeleiding mogelijk maken, ontstaat ruimte voor het magnetische veld om zijn andere rol te spelen, via het baan-effect’, aldus Ye.
‘Wat we laten zien is een duidelijke vingerafdruk van een door het baan-effect geproduceerde FFLO toestand in onze Ising supergeleider. ‘Dit is een ongebruikelijke vorm van de FFLO toestand, die theoretisch is beschreven in 2017.’
De FFLO toestand in gewone supergeleiders kan alleen bestaan bij extreem lage temperatuur en een zeer sterk magnetisch veld, waardoor die lastig te maken is. Maar in de Ising supergeleider van Ye wordt deze toestand bereikt bij een zwakker magnetisch veld en een minder lage temperatuur.
Ye: ‘Er is nog veel dat we kunnen leren. Bijvoorbeeld, hoe beïnvloedt het kinetische moment de fysische parameters? Het bestuderen hiervan zal nieuwe inzichten opleveren in supergeleiding. En het kan ons in staat stellen om deze staat te controleren in schakelingen zoals transistoren. Dat is onze volgende uitdaging.'
