वैज्ञानिकों ने एक मायावी सुपरकंडक्टिंग स्थिति की खोज की है जिसकी पहली बार भविष्यवाणी 2017 में की गई थी

ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों और उनके अंतर्राष्ट्रीय साझेदारों ने सुपरकंडक्टिंग अवस्था, एफएफएलओ के अस्तित्व की पुष्टि की, जिसकी सैद्धांतिक रूप से 2017 में भविष्यवाणी की गई थी। उनका उपकरण, जो इस स्थिति को नियंत्रित करने के लिए मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड की दोहरी परत का उपयोग करता है, सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र को काफी आगे बढ़ा सकता है।

एक अभूतपूर्व प्रयोग में, ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने नीदरलैंड में निजमेजेन और ट्वेंटे विश्वविद्यालयों और चीन में हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के साथियों के साथ सहयोग किया। साथ में, उन्होंने एक सुपरकंडक्टिंग स्थिति के अस्तित्व की पुष्टि की जिसकी पहली बार 2017 में भविष्यवाणी की गई थी।

उनके निष्कर्ष, जो सुपरकंडक्टिंग एफएफएलओ राज्य के एक अद्वितीय रूप के लिए सबूत स्थापित करते हैं, हाल ही में जर्नल में प्रकाशित हुए थे प्रकृति. यह सफलता प्रभावशाली होने की क्षमता रखती है, खासकर सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में।

यह प्रोफेसर डॉ. जस्टिन यी हैं, जो नीदरलैंड में ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय में जटिल सामग्रियों के लिए डिवाइस भौतिकी समूह के अध्यक्ष हैं, और एफएफएलओ की सुपरकंडक्टिंग स्थिति पर नेचर पेपर के प्रमुख लेखक हैं। श्रेय: सिल्विया जर्म्स

पेपर के मुख्य लेखक प्रोफेसर जस्टिन यी हैं, जो ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय में जटिल सामग्री समूह के लिए डिवाइस भौतिकी के प्रमुख हैं। ये और उनकी टीम आइसिंग सुपरकंडक्टिंग मामले पर काम कर रहे हैं। यह एक विशेष मामला है जो चुंबकीय क्षेत्रों का विरोध कर सकता है जो सामान्य रूप से अतिचालकता को नष्ट कर देता है, और यही वह था टीम ने 2015 में इसका वर्णन किया.

2019 में उन्होंने बनाया डिवाइस में मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड की दोहरी परत होती हैई को दो परतों में मौजूद आइसिंग सुपरकंडक्टिंग अवस्थाओं से जोड़ा जा सकता है। दिलचस्प बात यह है कि ये और उनकी टीम ने जो उपकरण बनाया है, वह विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके इस सुरक्षा को चालू या बंद करना संभव बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक सुपरकंडक्टिंग ट्रांजिस्टर बनता है।

मायावी

आइसिंग का डबल सुपरकंडक्टिंग डिवाइस सुपरकंडक्टिविटी के क्षेत्र में लंबे समय से चली आ रही चुनौती पर प्रकाश डालता है। 1964 में, चार वैज्ञानिकों (फुलडे, फेरेल, लार्किन और ओविचिनिकोव) ने एक विशेष सुपरकंडक्टिंग अवस्था की भविष्यवाणी की थी जो कम तापमान और मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की स्थितियों में मौजूद हो सकती है, जिसे एफएफएलओ अवस्था कहा जाता है।

मानक अतिचालकता में, इलेक्ट्रॉन कूपर जोड़े के रूप में विपरीत दिशाओं में यात्रा करते हैं। चूँकि वे समान गति से आगे बढ़ रहे हैं, इन इलेक्ट्रॉनों का कुल संवेग शून्य है। हालाँकि, एफएफएलओ के मामले में, कूपर जोड़े में इलेक्ट्रॉनों के बीच वेग में थोड़ा अंतर है, जो शुद्ध गतिज गति को दर्शाता है।

ये कहते हैं, “यह मामला बहुत ही मायावी है और केवल कुछ ही सामग्रियां हैं जो सामान्य सुपरकंडक्टर्स होने का दावा करती हैं।” हालाँकि, इनमें से कोई भी निर्णायक नहीं है।

यह चरण आरेख अनिसोट्रोपिक छह-गुना कक्षीय अवस्था के अस्तित्व को दर्शाता है, जो चरण आरेख के एक बड़े हिस्से पर कब्जा कर लेता है। ऊपरी दाएं कोने में, योजनाबद्ध चित्र सुपरकंडक्टिंग ऑर्डर पैरामीटर के स्थानिक मॉड्यूलेशन को दिखाते हैं। श्रेय: पी. वान/ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय

पारंपरिक सुपरकंडक्टर में एफएफएलओ स्थिति बनाने के लिए एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है। लेकिन चुंबकीय क्षेत्र द्वारा निभाई गई भूमिका को सूक्ष्मता से समायोजित करने की आवश्यकता है। सीधे शब्दों में कहें तो, चुंबकीय क्षेत्र को दो भूमिकाएँ निभाने के लिए, हमें ज़ीमैन प्रभाव का उपयोग करने की आवश्यकता है। यह इलेक्ट्रॉनों को उनके स्पिन की दिशा (चुंबकीय क्षण) के आधार पर कूपर जोड़े में अलग करता है, लेकिन कक्षीय प्रभाव पर नहीं – दूसरी भूमिका जो आमतौर पर सुपरकंडक्टिविटी को नष्ट कर देती है।

यी बताते हैं, “यह अतिचालकता और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के बीच एक नाजुक बातचीत है।”

अंगुली की छाप

पहले लेखक बुहुआ वान ने ऐसे नमूने तैयार किए जो यह प्रदर्शित करने के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करते थे कि कूपर जोड़ियों में वास्तव में सीमित गति है। श्रेय: पी. वान/ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय

अतिचालकता है, जिसे ये और उनके सहयोगियों द्वारा प्रस्तुत किया गया और जर्नल में प्रकाशित किया गया विज्ञान 2015 में उन्होंने ज़ीमैन प्रभाव को दबा दिया। “पारंपरिक एफएफएलओ को संभव बनाने वाले प्रमुख घटक को फ़िल्टर करके, हमने चुंबकीय क्षेत्र के लिए अपनी अन्य भूमिका निभाने के लिए पर्याप्त जगह खाली कर दी है, जो कि कक्षीय प्रभाव है,” ये कहते हैं।

“हमने अपने पेपर में जो दिखाया है वह आइसिंग सुपरकंडक्टर में कक्षीय प्रभाव-संचालित एफएफएलओ स्थिति की स्पष्ट छाप है,” यी बताते हैं। “यह एक असामान्य एफएफएलओ मामला है, जिसे पहली बार 2017 में सैद्धांतिक रूप से वर्णित किया गया था।” पारंपरिक सुपरकंडक्टर्स में एफएफएलओ स्थिति के लिए बहुत कम तापमान और बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है, जिससे इसे बनाना मुश्किल हो जाता है। हालाँकि, ये के आइसिंग सुपरकंडक्टर में, स्थिति कमजोर चुंबकीय क्षेत्र और उच्च तापमान पर पहुंचती है।

ट्रांजिस्टर

वास्तव में, यी ने पहली बार 2019 में मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड के लिए अपने सुपरकंडक्टिंग डिवाइस में एफएफएलओ स्थिति के संकेत देखे थे। यी कहते हैं, “उस समय, हम इसे साबित नहीं कर सके, क्योंकि नमूने पर्याप्त अच्छे नहीं थे।” हालाँकि, उन्होंने अपनी पीएच.डी. अर्जित की है। छात्र पुहुआ वान तब से सामग्री के नमूने तैयार करने में सफल रहे हैं जो यह दिखाने के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं कि कूपर जोड़े में वास्तव में सीमित गति है। ये कहते हैं, “वास्तविक परीक्षणों में आधा साल लग गया, लेकिन परिणामों का विश्लेषण करने में एक और साल जुड़ गया।” वान इसके प्रथम लेखक हैं प्रकृति कागज़।

इस नई सुपरकंडक्टिंग स्थिति की और जांच की आवश्यकता है। आप: “इसके बारे में सीखने के लिए बहुत कुछ है। उदाहरण के लिए, गतिज गति भौतिक मापदंडों को कैसे प्रभावित करती है? इस स्थिति का अध्ययन करने से सुपरकंडक्टिविटी में नई अंतर्दृष्टि मिलेगी। इससे हम ट्रांजिस्टर जैसे उपकरणों में इस स्थिति को नियंत्रित करने में सक्षम हो सकते हैं। यह हमारी अगली चुनौती है।”

संदर्भ: पुहुआ वान, ऑलेक्ज़ेंडर ज़ेलियुक, नूह एफक्यू युआन, ज़ियाओली पेंग, ले झांग, मिनपेंग लियांग, उली ज़िटलर, स्टीफ़न विडमैन, निगेल ई द्वारा “आइसिंग सुपरकंडक्टर में ऑर्बिटल फुलडे-फेरेल-लार्किन-ओविचिनिकोव राज्य”। प्रकृति.
डीओआई: 10.1038/एस41586-023-05967-जेड