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| Este diagrama de fase muestra la presencia de un estado orbital FFLO séxtuple anisótropo, que ocupa una parte sustancial del diagrama de fase. En la esquina superior derecha, unas ilustraciones esquemáticas muestran la modulación espacial del parámetro de orden superconductor. Crédito: P. Wan / Universidad de Groningen |
En 1964, cuatro científicos predijeron un estado superconductor especial conocido como estado FFLO. En el estado FFLO, existe una pequeña diferencia de velocidad entre los electrones de los pares de Cooper, lo que significa que hay un momento cinético neto. En un superconductor normal se necesita un potente campo magnético para inducir el estado FFLO.
Sin embargo, la función del campo magnético debe ajustarse cuidadosamente. Debemos aprovechar el efecto Zeeman para que el campo magnético cumpla dos funciones. No afecta al impacto orbital, que es el otro factor que suele romper la superconductividad, sino que separa los electrones en pares de Cooper en función de la dirección de sus espines (un momento magnético).
La superconductividad Ising suprime el efecto Zeeman.
En un experimento pionero, los científicos descubrieron la existencia de una variante particular del estado superconductor FFLO. Se trata del descubrimiento de un estado orbital FFLO en el superconductor Ising multicapa 2H-NbSe2.
El trabajo fue realizado por científicos de la Universidad de Groningen en colaboración con las universidades holandesas de Nimega y Twente y el Instituto de Tecnología de Harbin (China).
Los científicos han estado trabajando en el estado superconductor Ising, un estado especial que puede resistir campos magnéticos que generalmente destruyen la superconductividad. Este efecto se explicó por primera vez en 2015. Más tarde, en 2019, los científicos desarrollaron un dispositivo que consiste en una doble capa de disulfuro de molibdeno que podría acoplar los estados de superconductividad Ising en las dos capas.
Curiosamente, el dispositivo permite activar o desactivar esta protección mediante un campo eléctrico, lo que da lugar a un transistor superconductor. Sin embargo, el dispositivo arroja luz sobre un viejo reto de la superconductividad.
El estado superconductor recién descubierto es un estado FFLO no convencional. Se describió por primera vez en teoría en 2017.
A diferencia de los superconductores convencionales, que requieren un potente campo magnético para inducir el estado FFLO, el superconductor Ising requiere un campo magnético más débil y, a temperaturas más altas, alcanza el estado.
En realidad, Ye descubrió el estado FFLO en su dispositivo superconductor de disulfuro de molibdeno por primera vez en 2019.
El profesor Justin Ye, que dirige el grupo de Física de Dispositivos de Materiales Complejos en la Universidad de Groningen, dijo: "En ese momento, no pudimos probarlo porque las muestras no eran lo suficientemente buenas."
Sin embargo, su estudiante de doctorado, Puhua Wan, ha producido desde entonces muestras de materiales que cumplían todos los requisitos para demostrar que efectivamente existe un momento finito en los pares de Cooper.
Dijo: "Los experimentos en sí llevaron medio año, pero el análisis de los resultados añadió otro año".
"Este nuevo estado superconductor necesita más investigación. Hay mucho que aprender sobre él. Por ejemplo, ¿cómo influye el momento cinético en los parámetros físicos? Estudiar este estado proporcionará nuevos conocimientos sobre la superconductividad. Y esto podría permitirnos controlar este estado en dispositivos como los transistores. Ese es nuestro próximo reto".
Fuentes, créditos y referencias:
Universidad de Groninga - Wan, P., Zheliuk, O., Yuan, N.F.Q. et al. Orbital Fulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov state in an Ising superconductor. Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05967-z
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