Forskere har opdaget en uventet superledende overgang i ekstremt tynde film af Niobium DiSelenide (NBSE2). Udgivelse i Naturkommunikationde fandt, at når disse film bliver tyndere end seks atomlag, spreder superledningsevnen ikke længere jævnt over hele materialet, men i stedet bliver begrænset til dens overflade.
Denne opdagelse udfordrer tidligere antagelser og kan have vigtige konsekvenser for at forstå superledelse og udvikle avancerede kvanteteknologier.
Forskere ved det hebraiske universitet i Jerusalem har gjort en overraskende opdagelse af, hvordan superledelse opfører sig i ekstremt tynde materialer. Superledere er materialer, der tillader elektrisk strøm at flyde uden modstand, hvilket gør dem utroligt værdifulde til teknologi. Normalt ændres egenskaberne ved superledere forudsigeligt, når materialerne bliver tyndere; Imidlertid fandt denne undersøgelse noget uventet.
Holdet, ledet af Ph.D. Student Nofar Fridman, under vejledning af prof. Yonathan Anahory fra Racah Institute of Physics og Nano Center ved Hebrew University kiggede nøje på tynde film lavet af Niobium DiSelenide (NBSE2), en speciel type lagdelt superledende materiale, som kan samles i strukturer, hvor tykkelse nøjagtigt styres ned til de få laggrænse.
Ved at bruge avancerede magnetiske billeddannelsesteknikker målte forskerne, hvordan disse materialer reagerer på magnetiske felter, når deres tykkelse faldt.
Typisk forventer forskere, at et superledende materiales evne til at udvise magnetfelter til at blive stærkere, når materialet bliver tykkere. Her måles denne længde af en fysisk egenskab kaldet perlelængden. Denne undersøgelse bekræftede, at regel for prøver tykkere end ti atomlag.
Men når filmene blev ekstremt tynde – bare tre til seks lag (2–4 nm) – observerede forskerne noget uventet: Perlen længden steg skarpt og blev tykkelse uafhængig og brød det forventede mønster.
“Vores fund afslører noget helt uventet, der kunne være allestedsnærværende i superledende materialer,” forklarede Nofar Fridman, ph.d. studerende, der leder undersøgelsen.
“I meget tynde prøver opfører superledelse opfører sig anderledes end det, vi har kendt. Det ser ud til, at superledere under en vis tykkelse er vært for strømmen for det meste på deres øverste og nederste overflader i stedet for i hele deres volumen. Denne konstatering åbner spændende nye spørgsmål om superledelse i ultratynde materialer.”
Holdets vejleder, professor Yonathan Anahory, understregede vigtigheden af deres metode og sagde: “Vores magnetiske billeddannelse i høj opløsning gjorde det muligt for os at se detaljer, som tidligere metoder ikke kunne registrere.
“Ved at finde denne unikke overfladesuperconductivity har vi udvidet vores forståelse af, hvordan superledende materialer opfører sig i ekstremt små skalaer. Dette kan have betydelige konsekvenser for fremtidige forskning og teknologier.”
Denne opdagelse kaster nyt lys over superledelse i meget tynde film og udfordringer, der tidligere var holdt teorier. Det fremhæver også, hvordan specialiserede måleteknikker kan afsløre overraskende nye fysiske fænomener, der potentielt åbner muligheder for innovative applikationer inden for kvanteteknologi.