Genom att böja en kiral superledare ur planet, en elektrisk ström genereras. Kredit:Nordiska institutet för fysik
Forskare runt om i världen är upptagna med att leta efter kirala superledare, som förutspås vara idealiska för att bygga kvantdatorer. Tills nu, det har inte varit lätt att avgöra om ett material helt klart är en kiral superledare eller inte. Tillsammans med sina kollegor i Stockholm, teoretiska fysiker vid Utrecht University har nyligen upptäckt att en unik effekt uppstår hos kirala superledare som borde vara lätta att mäta. Förutom att vara intressant ur ett teoretiskt perspektiv, denna effekt förenklar också sökningen efter en kiral superledare. Resultaten av forskningen publiceras i Fysiska granskningsbrev .
"Vi visar att du kan generera en elektrisk ström helt enkelt genom att deformera denna typ av superledare på rätt sätt, så du behöver inte spänning eller magnetfält. Det är som en slags origami elektrisk apparat, "förklarar forskningsledaren prof. Cristine Morais Smith från Utrecht University." När du böjer materialet på ett speciellt sätt, en elektrisk ström börjar gå, och det stannar när du böjer tillbaka det. "
Majorana partiklar
Skillnaden mellan en "vanlig" superledare och en kiral är att elektronerna inte bara rör sig genom materialet i par, men att elektronerna i paren också roterar runt varandra. Detta ger en intressant effekt:så kallade Majorana -partiklar kan bildas vid ändarna av en tråd gjord av en kiral superledare. Dessa partiklar förväntas vara de ideala kvantbitarna för en kvantdator. Förekomsten av Majorana -partiklar förutspåddes 1937 av den italienska teoretiska fysikern Ettore Majorana, men observerades experimentellt bara nyligen av fysiker vid TU Eindhoven och TU Delft.
Maglev tåg
En vanlig superledare kan generera en elektrisk ström när en magnet placeras i närheten. Detta kallas Meissner -effekten. Strömmen i superledaren skapar ett motsatt magnetfält som avlägsnar fältet från magneten. En av de mest anmärkningsvärda tillämpningarna av Meissner -effekten är Maglev -tågen i Kina och Japan, som kan uppnå hastigheter på 600 kilometer i timmen genom att flyta över banan.
När ett tunt lager av en kiral superledare deformeras, ett magnetfält dyker upp spontant i materialet. Kredit:Nordiska institutet för fysik
Fysikerna i Utrecht och Stockholm har nu teoretiskt visat att en liknande effekt kan uppstå i ett extremt tunt (tvådimensionellt) lager av en kiral superledare när den är böjd som visas på illustrationerna. Böjning verkar skapa ett magnetfält i superledaren, vilket betyder att den bär en elektrisk ström. Detta är en geometrisk version av Meissner -effekten.
"I en tvådimensionell kiral superledare, alla elektronpar roterar på samma plan. Böjning av materialet stör elektronernas gång. För att avbryta effekten av störningen, ett magnetfält skapas, "förklarar Dr Anton Quelle, som skrev en del av sin avhandling om ämnet. "Den allmänna regeln för denna geometriska Meissner-effekt är att i tvådimensionella kirala superledare, böjning plus magnetfält måste vara lika med noll. Detta är jämförbart med den vanliga Meissner -effekten, där det inre magnetfältet som genereras är lika men motsatt det yttre magnetfältet, så det avbryter fältet runt superledaren. "
I en vanlig superledare, Meissner -effekten förhindrar att ett magnetfält utvecklas vinkelrätt mot ytan. Så om ett sådant magnetfält syns, det är "rökpistol" bevis på att superledaren är kiral, förklarar Morais Smith. Även om magnetfältet är extremt svagt, det kan mätas med en SQUID, en sensor som kan upptäcka extremt svaga magnetfält.
