سائنسدانوں کو آئسنگ سپر کنڈکٹر میں نئی ​​سپر کنڈکٹنگ حالت کے ثبوت ملے

مقالے کے سرکردہ مصنف پروفیسر جسٹن یے ہیں، جو Groningen یونیورسٹی میں ڈیوائس فزکس آف کمپلیکس میٹریلز گروپ کے سربراہ ہیں۔ آپ اور ان کی ٹیم آئسنگ سپر کنڈکٹنگ ریاست پر کام کر رہی ہے۔ یہ ایک خاص ریاست ہے جو مقناطیسی شعبوں کے خلاف مزاحمت کر سکتی ہے جو عام طور پر سپر کنڈکٹیویٹی کو تباہ کر دیتے ہیں، اور اس کی وضاحت ٹیم نے 2015 میں کی تھی۔ 2019 میں، انہوں نے مولیبڈینم ڈسلفائیڈ کی دوہری پرت پر مشتمل ایک آلہ بنایا جو آئسنگ سپر کنڈکٹیوٹی ریاستوں کو جوڑ سکتا ہے۔ تہوں دلچسپ بات یہ ہے کہ Ye اور ان کی ٹیم کی طرف سے بنایا گیا آلہ الیکٹرک فیلڈ کا استعمال کرتے ہوئے اس پروٹیکشن کو آن یا آف کرنا ممکن بناتا ہے جس کے نتیجے میں ایک سپر کنڈکٹنگ ٹرانزسٹر ہوتا ہے۔

مبہم

جوڑا آئیزنگ سپر کنڈکٹر ڈیوائس سپر کنڈکٹیویٹی کے میدان میں ایک دیرینہ چیلنج پر روشنی ڈالتی ہے۔ 1964 میں، چار سائنسدانوں (Fulde، Ferrell، Larkin، اور Ovchinnikov) نے ایک خاص سپر کنڈکٹنگ ریاست کی پیش گوئی کی جو کم درجہ حرارت اور مضبوط مقناطیسی میدان کے حالات میں موجود ہو سکتی ہے، جسے FFLO ریاست کہا جاتا ہے۔ معیاری سپر کنڈکٹیویٹی میں، الیکٹران کوپر جوڑوں کے طور پر مخالف سمتوں میں سفر کرتے ہیں۔ چونکہ وہ ایک ہی رفتار سے سفر کرتے ہیں، اس لیے ان الیکٹران کی کل حرکی رفتار صفر ہے۔ تاہم، FFLO حالت میں، کوپر کے جوڑوں میں الیکٹرانوں کے درمیان رفتار کا ایک چھوٹا سا فرق ہے، جس کا مطلب ہے کہ خالص حرکی رفتار ہے۔

‘یہ حالت بہت مضحکہ خیز ہے اور یہاں صرف مٹھی بھر مضامین ہیں جو عام سپر کنڈکٹرز میں اس کے وجود کا دعویٰ کرتے ہیں،’ Ye کہتے ہیں۔ ‘تاہم، ان میں سے کوئی بھی حتمی نہیں ہے۔’ ایک روایتی سپر کنڈکٹر میں FFLO ریاست بنانے کے لیے، ایک مضبوط مقناطیسی میدان کی ضرورت ہے۔ لیکن مقناطیسی میدان کے ذریعہ ادا کردہ کردار کو محتاط انداز میں موافقت کی ضرورت ہے۔ سادہ لفظوں میں، مقناطیسی میدان کے ذریعے دو کردار ادا کرنے کے لیے، ہمیں زیمن اثر استعمال کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ کوپر کے جوڑوں میں الیکٹرانوں کو ان کے گھماؤ کی سمت کی بنیاد پر الگ کرتا ہے (ایک مقناطیسی لمحہ)، لیکن مداری اثر پر نہیں — دوسرا کردار جو عام طور پر سپر کنڈکٹیویٹی کو تباہ کرتا ہے۔ ‘یہ سپر کنڈکٹیویٹی اور بیرونی مقناطیسی میدان کے درمیان ایک نازک گفت و شنید ہے،’ آپ بتاتے ہیں۔

فنگر پرنٹ

آئیزنگ سپر کنڈکٹیوٹی، جسے آپ اور ان کے ساتھیوں نے متعارف کرایا اور جریدے میں شائع کیا۔ سائنس 2015 میں، زیمن اثر کو دباتا ہے۔ ‘کلیدی اجزاء کو فلٹر کرکے جو روایتی FFLO کو ممکن بناتا ہے، ہم نے مقناطیسی میدان کو اپنا دوسرا کردار ادا کرنے کے لیے کافی جگہ فراہم کی، یعنی مداری اثر،’ Ye کہتے ہیں۔

‘ہم نے اپنے مقالے میں جس چیز کا مظاہرہ کیا ہے وہ ہمارے آئزنگ سپر کنڈکٹر میں مداری اثر سے چلنے والی FFLO حالت کا واضح فنگر پرنٹ ہے،’ آپ بتاتے ہیں۔ ‘یہ ایک غیر روایتی FFLO ریاست ہے، جسے پہلی بار 2017 میں تھیوری میں بیان کیا گیا تھا۔’ روایتی سپر کنڈکٹرز میں FFLO ریاست کو انتہائی کم درجہ حرارت اور بہت مضبوط مقناطیسی میدان کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی وجہ سے اسے بنانا مشکل ہو جاتا ہے۔ تاہم، Ye’s Ising superconductor میں، ریاست کو ایک کمزور مقناطیسی میدان اور زیادہ درجہ حرارت پر پہنچایا جاتا ہے۔

ٹرانزسٹر

درحقیقت، آپ نے پہلی بار 2019 میں اپنے مولیبڈینم ڈسلفائیڈ سپر کنڈکٹنگ ڈیوائس میں FFLO حالت کی علامات دیکھی تھیں۔ ‘اس وقت، ہم یہ ثابت نہیں کر سکے، کیونکہ نمونے کافی اچھے نہیں تھے،’ Ye کہتے ہیں۔ تاہم، اس کے پی ایچ ڈی کے طالب علم پوہوا وان نے اس کے بعد سے اس مواد کے نمونے تیار کرنے میں کامیابی حاصل کی ہے جو یہ ظاہر کرنے کے لیے تمام تقاضوں کو پورا کرتے ہیں کہ کوپر کے جوڑوں میں واقعی ایک محدود رفتار ہے۔ ‘اصل تجربات میں آدھا سال لگا، لیکن نتائج کے تجزیے نے ایک اور سال کا اضافہ کر دیا،’ آپ کہتے ہیں۔ وان کا پہلا مصنف ہے۔ فطرت کاغذ

اس نئی سپر کنڈکٹنگ ریاست کو مزید تحقیقات کی ضرورت ہے۔ Ye: ‘اس کے بارے میں جاننے کے لیے بہت کچھ ہے۔ مثال کے طور پر، حرکی رفتار جسمانی پیرامیٹرز کو کیسے متاثر کرتی ہے؟ اس ریاست کا مطالعہ سپر کنڈکٹیویٹی میں نئی ​​بصیرت فراہم کرے گا۔ اور یہ ہمیں ٹرانزسٹر جیسے آلات میں اس حالت کو کنٹرول کرنے کے قابل بنا سکتا ہے۔ یہ ہمارا اگلا چیلنج ہے۔’