(Phys.org) - Forskare har funnit att en supraledande ström strömmar i endast en riktning genom en kiral nanorör, markerar den första observationen av kiralitetens effekter på supraledning. Tills nu, supraledning har endast visats i achirala material, där strömmen flyter lika mycket i båda riktningarna.

Forskargruppen, F. Qin et al ., från Japan, USA, och Israel, har publicerat ett papper om den första observationen av kiral supraledning i ett nyligen utgåva av Naturkommunikation .

Chiral supraledning kombinerar två vanligtvis orelaterade begrepp i ett enda material:Kirala material har spegelbilder som inte är identiska, liknande hur vänster och höger hand inte är identiska eftersom de inte kan läggas ovanpå varandra. Och supraledande material kan leda en elektrisk ström med noll motstånd vid mycket låga temperaturer.

Att observera kiral supraledning har varit experimentellt utmanande på grund av materialkraven. Även om kolnanorör är supraledande, kiral, och allmänt tillgängliga, hittills har forskare endast framgångsrikt demonstrerat supraledande elektrontransport i nanorörsenheter och inte i enskilda nanorör, som krävs för detta ändamål.

"Den viktigaste betydelsen av vårt arbete är att supraledning förverkligas i ett enskilt nanorör för första gången, "berättade medförfattaren Toshiya Ideue vid University of Tokyo Phys.org . "Det gör att vi kan söka efter exotiska supraledande egenskaper som härrör från den karakteristiska (rörformiga eller kirala) strukturen."

Prestationen är endast möjlig med ett nytt tvådimensionellt supraledande material som kallas volframdisulfid, en typ av övergångsmetalldikalkogenid, som är en ny klass av material som har potentiella tillämpningar inom elektronik, fotonik, och andra områden. Volframdisulfid -nanorören är supraledande vid låga temperaturer med en metod som kallas jonisk flytande gating och har också en kiral struktur. Dessutom, det är möjligt att köra en supraledande ström genom ett enskilt volframdisulfid -nanorör.

När forskarna sprang en ström genom ett av dessa nanorör och kylde ned enheten till 5,8 K, strömmen blev supraledande - i det här fallet vilket betyder att dess normala motstånd sjönk till hälften. När forskarna applicerade ett magnetfält parallellt med nanoröret, de observerade små antisymmetriska signaler som bara rör sig i en riktning. Dessa signaler är försumbart små i icke -kirala supraledande material, och forskarna förklarar att den kirala strukturen är ansvarig för att starkt förstärka dessa signaler.

"Den asymmetriska elektriska transporten uppnås endast när ett magnetfält appliceras parallellt med röraxeln, "Ideue sa." Om det inte finns något magnetfält, strömmen ska flöda symmetriskt. Vi noterar att elektrisk ström bör vara asymmetrisk (om magnetfältet appliceras parallellt med röraxeln) även i normaltillstånd (icke-superledande region), men vi kunde inte se några märkbara signaler i normalläget än, intressant, det visar en stor förbättring i det superledande området. "

För närvarande, forskarna är inte exakt säkra på vad som orsakar den asymmetriska elektriska transporten i de chirala supraledande nanorören. De planerar att ytterligare undersöka dessa mekanismer i framtiden, som skulle avslöja ny inblick i förhållandet mellan supraledning och kiralitet.

"Vår nästa plan är att förstå den mikroskopiska mekanismen för de observerade fenomenen, "Ideue sa." Dessutom, Vi kommer att försöka verifiera universaliteten hos den icke -ömsesidiga supraledande transporten och dess förbättring i den superledande regionen. "

Även om det kan vara för tidigt att säga vilka typer av applikationer kiral supraledning kan ha, forskarna förklarar att envägseffekten delar likheter med befintlig teknik.

"En sak vi kan säga är att icke-ömsesidig elektrisk transport kan förstås som en" rättelseeffekt "eller" diodliknande funktionalitet "(om den är stor) så att den kan användas för att förverkliga en" supraledande diod "som kan ha potential applikationer för supraledande kretsar, "Sade Ideue.

© 2017 Phys.org