18/04/2016 - Forscher des Instituts für Molekularwissenschaft erhalten Superleitfähigkeit in Graffen-ähnlichen Materialien

Menéame

La Supraleitfähigkeit ist eines der faszinierendsten Quantenphänomene der Physik. Im supraleitenden Zustand führen die Materialien den Strom ohne Energieverlust, was sie für zahlreiche Anwendungen interessant macht, darunter die Herstellung der stärksten bekannten Magnete, ultraempfindliche Magnetfelddetektoren, effizientes Stromleiten und ungerührte Transporte (Levitanzüge).

Seit seiner Entdeckung im Jahre 1911 ist eine der Fragen, die die Wissenschaftler am meisten fasziniert hat, die Frage, ob der supraleitende Zustand erhalten bleiben kann, wenn die Dimensionalität des Materials von drei auf zwei Dimensionen reduziert wird. Intuitiv könnte man denken, dass der supraleitende Zustand schwieriger zu stabilisieren ist, da die Dimensionalität sinkt. Mit der Isolierung des Graphen - dem ersten zweidimensionalen Material, das aus einer Schicht Kohlenstoffatomen besteht - hat diese Frage eine große Bedeutung erlangt. Doch trotz der außergewöhnlichen mechanischen, elektrischen oder magnetischen Eigenschaften von Grafen bleibt die Superleitfähigkeit eine elastische Eigenschaft für dieses zweidimensionale Material.

ForscherInstitut für Molekularwissenschaft de la Universitat deValència, im Parc Científic der akademischen Institution, geleitet vom Professor für anorganische Chemie Eugenio Coronado (ICMol) haben gezeigt, dass die Superleitfähigkeit auf der zweidimensionalen Grenze gehalten werden kann. Die Forscher haben graphisch-ähnliche Laminarmaterialien untersucht, die aber bei niedrigen Temperaturen zu Supraleitern werden. Insbesondere haben sie die elektrischen Eigenschaften einer großen Familie von Laminarmaterialien, die als "metallische Dicalcogenide" bezeichnet werden, untersucht.

Wie Graphit bestehen diese Materialien aus einzelnen atomaren Schichten, die leicht exfoliiert werden können, wodurch sich Folien mit unterschiedlicher Dicke bilden, die aus einer bestimmten Anzahl von Atomschichten bestehen. In einer der Verbindungen dieser Familie - Tantaldisulfid, TaS2- haben diese Forscher festgestellt, dass die Temperatur, bei der das Laminarmaterial supraleitender wird, im Gegensatz zu den Erwartungen steigt, indem die Anzahl der Schichten verringert wird, so dass diese Eigenschaft an der 2D-Grenze weiter anhält. Diese Entdeckung ermöglicht es, das Wissen über die supraleitenden Eigenschaften der Materialien zu vertiefen, von denen viele der wissenschaftlichen Gemeinschaft noch immer ausweichen. Es eröffnet auch einen Weg zur Entwicklung von ultraempfindlichen Detektoren kleinerer und effizienterer Magnetfelder.

Diese Arbeit ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der Gruppe von Eugenio Coronado, der Versuchsgruppe von Herre Van der Zant an der Technischen Universität Delft und der theoretischen Gruppe von Francisco Guinea des Institut iMDEA-Nanociencia in Madrid.

Artikel-Nr.:

Enhanced superconductivity in atomically thin TaS2

E. Navarro-Moratalla, J. O. Island, S. Mañas-Valero, E. Pinilla-Cienfuegos, A. Castellanos-Gómez, J. Quereda, G. Rubio-Bollinger, L. Chirolli, J. A. Silva-Guillén, N. Agrait, G. Steele, F. Guinea, H. S. L. Van der Zant, E. Coronado

Nature Communications, doi:10.1038/ncomms11043

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Parc Científic de la Universitat deValència 

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