Okonventionella supraledare utgör ett av fysikens stora mysterier. Bland dem finns strontiumrutenat, som sticker ut som en kontroversiell superledare. Under sin doktorsexamen, Leidens fysiker Kaveh Lahabi har gett nya insikter om supraledningens natur i detta material, som leder till en ny typ av supraledande korsning. Lahabi erhöll sin doktorsexamen cum laude.

Ända sedan Heike Kamerlingh Onnes upptäckte supraledning i Leiden 1911, fysiker har försökt ta reda på varför vissa material leder elektricitet utan motstånd. 1957, Bardeen, Cooper och Schrieffer utvecklade den första teorin om hur supraledning fungerar på mikroskopisk nivå genom parning av elektroner. Under de följande decennierna har dock nya superledare hittades som inte kunde beskrivas med denna teori. Dessa kallas okonventionella supraledare, bland vilka strontiumrutenat (Sr ₂ RuO ₄ ) sticker ut som en av de mest kontroversiella. Detta beror på att vid den superledande övergången elektronparen verkar göra något ganska ovanligt:​​deras elektroner börjar spontant kretsa runt varandra.

Kirala domäner

Eftersom de parade elektronernas orbitalrörelse kan vara antingen medurs eller moturs, teoretiker har föreslagit att superledaren spontant delar upp sig i domäner där alla elektroner har samma orbitalrörelse - kirala domäner. Trots många ansträngningar under de senaste två decennierna har dock sådana domäner har aldrig observerats direkt. Under sin doktorsexamen, Leidens fysiker Kaveh Lahabi har, i ett samarbete med en grupp från Kyoto University, gav för första gången starka bevis för förekomsten av så kallade kirala domänväggar-gränsen mellan två kirala domäner.

Domänvägg som en knutpunkt

Lahabi med sin handledare Jan Aarts och Kyoto -teamet fann att en kiral domänvägg kan fungera som en ovanlig typ av Josephson -korsning, som traditionellt består av två superledare åtskilda av en svag länk. Inom konventionell elektronik, elektroner drivs av en potentialskillnad, till exempel genom ett batteri. I superledare dock inget elektriskt fält kan existera, och det kan inte finnas någon potentialskillnad. Istället, en supraledande ström drivs av skillnaden i superkonduktors kvantmekaniska fas (ϕ), som vanligtvis induceras av en yttre stimulans såsom ett magnetfält.

Vid en kiral domänvägg dock en överström kan flöda även när ingen yttre stimulans är närvarande. Korsningarna som hittades i strontiumrutenat av Lahabi och hans kollegor visar signaturer av en inneboende fasskillnad (0 <ϕ <π), vilket skulle resultera i en spontan ström som flödar mellan angränsande kirala domäner. En sådan korsning kan ha förmågan att lagra superströmmar och fungera som ett supraledande "batteri, "med framtida applikationer som supraledande minne och kvantberäkning.