Suprajohtava kineettinen induktanssi

Grafeenipohjaiset suprajohteet ovat materiaaliluokka, jossa on useita suprajohtavia faaseja, jotka kaikki ovat viritettävissä sähkökentän avulla. Yksi suprajohtavuuden tunnusmerkeistä on kineettinen induktanssi, joka ilmaisee materiaalin taipumusta vastustaa virran muutosta ja joka johtuu varauksenkuljettajien inertiasta.

Rounak Jha Baselin yliopistosta Sveitsistä ja hänen kollegansa raportoivat nyt viritettävän kineettisen induktanssin mittauksesta moiré-heterorakenteissa

eli taikakulmakierretyssä kolmikerroksisessa grafeenissa.

Lisäksi he havaitsivat, että tämä kineettinen induktanssi voi olla epätavallisen suuri, mikä tekee kolmikerroksisesta grafeenista lupaavan vaihtoehdon suprajohtaville kvanttitietokoneille ja kvanttiantureille.

Tutkijat rakensivat suprajohtavan kvantti-interferenssilaitteen, joka koostuu suprajohtavasta molybdeeni-renium -silmukasta, jonka katkaisevat kaksi kierretyn kolmikerroksisen grafeenin "heikkoa lenkkiä". He kohdistivat sähköpotentiaaleja grafeenin ylä- ja alapuolella oleviin elektrodeihin ja kartoittivat heikkojen lenkkien resistanssin muutoksia. Tämä menetelmä osoitti lämpötilan ja jännitteen, jossa kolmikerroksista tulee suprajohtavia, ja määritti niiden kriittisen virran.

Analysoimalla, miten tämä kriittinen virta muuttuu magneettikentän vasteena eri käytetyillä jännitteillä, saatiin kineettisen induktanssin arvo, joka on kääntäen verrannollinen kriittiseen virrantiheyteen.

Nämä mittaukset osoittivat, että kineettistä induktanssia voidaan säätää muuttamalla elektrodien kautta syötettyä kenttää ja että se voi saavuttaa 150 nanohenryä neliössä, mikä on kaksi kertaluokkaa suurempi kuin yleisesti käytettyjen suprajohteiden.

Vaikka kolmikerroksisen grafeenin skaalaaminen suuremmaksi on todennäköisesti vaikeampaa kuin muiden vastaavien materiaalien, tutkijoiden mukaan se voi täydentää nykyisiä saatavilla olevia elementtejä ja johtaa uusiin suprajohtaviin piireihin.

Aiheesta aiemmin:

Induktanssi uusiksi