Chất siêu dẫn được biết là dễ bị phá hủy bởi từ trường mạnh. Các nhà nghiên cứu từ NIMS, Đại học Osaka và Đại học Hokkaido đã cùng phát hiện ra rằng một chất siêu dẫn có độ dày cỡ nguyên tử có thể giữ được tính siêu dẫn của nó ngay cả khi có một từ trường mạnh tác dụng vào nó.

Nhóm nghiên cứu cũng đã xác định được một cơ chế mới đằng sau hiện tượng này. Những kết quả này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các vật liệu siêu dẫn chống lại từ trường và các chất siêu dẫn topo bao gồm các vật liệu siêu dẫn và từ tính.

Tính siêu dẫn đã được sử dụng trong nhiều công nghệ khác nhau, chẳng hạn như chụp cộng hưởng từ (MRI) và các cảm biến từ tính có độ nhạy cao. Chất siêu dẫn topo, một loại chất siêu dẫn đặc biệt, đang thu hút sự sự quan tâm lớn trong những năm gần đây. Chúng có thể lưu giữ thông tin lượng tử trong một thời gian dài và có thể được sử dụng kết hợp với các vật liệu từ tính để tạo thành qubit có thể cho phép máy tính lượng tử thực hiện các phép tính rất phức tạp. Tuy nhiên, tính siêu dẫn dễ bị phá hủy bởi từ trường mạnh hoặc các vật liệu có từ tính ở gần. Do đó, mong muốn phát triển một vật liệu siêu dẫn topo có khả năng chống lại từ trường là điều cần thiết.

Nhóm nghiên cứu gần đây đã chế tạo màng tinh thể của indium, một vật liệu siêu dẫn phổ biến, có độ dày ở quy mô nguyên tử. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một cơ chế mới ngăn cản tính siêu dẫn của những tấm phim này bị phá hủy bởi từ trường mạnh. Khi một từ trường được đặt vào một vật liệu siêu dẫn, từ trường tương tác với các spin điện tử. Nó làm cho năng lượng điện tử của vật liệu thay đổi và phá hủy tính siêu dẫn của nó.

Tuy nhiên, khi một vật liệu siêu dẫn được làm mỏng thành lớp nguyên tử hai chiều, spin và động lượng của các electron trong lớp này được ghép nối với nhau, làm cho các spin của electron thường xuyên quay. Điều này bù trừ ảnh hưởng của những thay đổi trong năng lượng điện tử do từ trường gây ra và do đó bảo toàn tính siêu dẫn. Cơ chế này có thể tăng cường từ trường tới hạn - cường độ từ trường tối đa mà trên đó hiện tượng siêu dẫn biến mất - lên đến 16-20 Tesla, gần gấp ba lần giá trị lý thuyết. Điều này được kỳ vọng sẽ có nhiều ứng dụng như nó đã được quan sát thấy đối với một vật liệu siêu dẫn thông thường và không yêu cầu cấu trúc tinh thể đặc biệt hoặc tương quan điện tử mạnh.

Dựa trên những kết quả này, các nhà khoa học dự định phát triển các màng mỏng siêu dẫn có khả năng chống lại từ trường mạnh hơn nữa. Họ cũng lên kế hoạch tạo ra một thiết bị lai bao gồm các vật liệu siêu dẫn và từ tính cần thiết cho sự phát triển của các chất siêu dẫn topo: một thành phần quan trọng trong máy tính lượng tử thế hệ tiếp theo.

Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210330092446.htm