
Une étude sur la supraconductivité confirme l’existence de supracourants de bord
Carte couleur de la conductance différentielle en fonction de l’augmentation du champ magnétique (axe x) dans le niobium déposé sur du ditellurure de molybdène 2D (MoTe2). Les pics rouges sont des oscillations du MoTe2 courant de bord dû au flux du champ magnétique. Crédit : Université de Princeton
Les matériaux topologiques sont des matériaux qui ont des propriétés inhabituelles qui résultent du fait que leur fonction d’onde (la loi physique qui guide les électrons) est nouée ou tordue. Lorsque le matériau topologique rencontre l’espace environnant, la fonction d’onde doit se dérouler. Pour s’adapter à ce changement brutal, les électrons situés aux bords du matériau doivent se comporter différemment de ceux qui se trouvent dans la masse principale du matériau.
Cela donne lieu à ce que les scientifiques appellent des états de bord. Si le matériau topologique est également supraconducteur, le volume et le bord sont tous deux supraconducteurs mais se comportent différemment. C’est une situation surprenante, un peu comme deux bassins d’eau qui se touchent et qui ne fusionnent pas.
Une étude en Physique de la nature montre que les courants de bord supraconducteurs dans le matériau topologique tellurure de molybdène (MoTe2) peut supporter de grandes variations dans la « colle » qui maintient les électrons supraconducteurs appariés. Ceci est important car l’appariement des électrons est ce qui permet à l’électricité de circuler librement dans un supraconducteur.
Les supraconducteurs topologiques sont un nouveau type de supraconducteurs qui pourrait être prédit par la théorie. S’ils sont confirmés, ils permettront la prochaine génération de technologies quantiques car ils contiennent des particules spéciales appelées anyons.
Contrairement aux électrons, les anyons se souviennent de leur position. Cela leur permet d’être disposés de manière à effectuer des opérations de calcul quantique de manière à éviter les erreurs. Les supraconducteurs topologiques transportent également des courants spéciaux qui circulent à leurs frontières, appelés « supercourants de bord ». Les chercheurs peuvent utiliser ces courants pour créer et contrôler les anyons. Cela aidera les chercheurs à créer des technologies quantiques et des composants électroniques économes en énergie.
Quand MoTe2 devient supraconducteur, le supracourant (le courant maximum qui peut être injecté sans détruire la supraconductivité) oscille dans un champ magnétique. Le supracourant de bord oscille plus rapidement que celui du volume, ce qui se traduit par une modulation caractéristique de la réponse du volume.
Les courants supraconducteurs sont transportés par des électrons appariés, et la colle qui maintient les paires ensemble peut avoir des forces et des symétries très différentes pour différents matériaux.
Pour améliorer la colle (potentiel de paire) dans MoTe2Les scientifiques ont déposé du niobium (Nb) par-dessus, car le Nb a un potentiel de paire plus fort. Le potentiel de paire Nb se déverse dans le MoTe2 et les électrons de ce dernier ressentent pendant un moment la colle la plus forte.
Cette fuite renforce les oscillations du supracourant mais révèle également une incompatibilité entre le Nb et le MoTe2 potentiels de paire. Les deux ne peuvent pas fusionner de manière transparente et la fonction d’onde guidant les électrons de bord bascule entre le Nb et le MoTe2 potentiel de paire, selon lequel le potentiel prévaut.
Le choix effectué par les électrons de bord se reflète dans les oscillations. Celles-ci sont bruyantes lorsque le potentiel de la paire de bord diffère de celui du MoTe en volume2et presque sans bruit lorsque les deux sont identiques.
Cette étude confirme non seulement l’existence des supracourants de bord, mais montre qu’ils peuvent être utilisés pour surveiller le comportement des électrons supraconducteurs dans les supraconducteurs topologiques.
Plus d’informations :
Stephan Kim et al, Edge supercurrent révèle une compétition entre les condensats dans un supraconducteur de Weyl, Physique de la nature (2024). DOI : 10.1038/s41567-023-02316-9
Fourni par le ministère américain de l’Énergie
Citation: Une étude sur la supraconductivité confirme l’existence de supracourants de bord (2024, 26 août) récupéré le 26 août 2024 à partir de
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