O przeprowadzonych w tej sprawie badaniach ich autorzy piszą na łamach Nature. Sukces był możliwy dzięki zaangażowaniu naukowców z dwóch holenderskich uniwersytetów: w Nijmegen i Twente oraz przedstawicieli chińskiego Harbin Institute of Technology.
Czytaj też: Autostradą z prędkością 650 km/h? Nadprzewodniki zrewolucjonizują transport
Rzeczony stan, zwany skrótowo FFLO (Fulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov) powinien być szczególnie przydatny dla zastosowań z zakresu elektroniki nadprzewodzącej. W 2019 roku członkowie zespołu badawczego zaprojektowali urządzenie złożone z podwójnej warstwy dwusiarczku molibdenu. Z jego wykorzystaniem możliwe jest łączenie stanów nadprzewodzących zwanych stanami Isinga. Te ostatnie zostały opisane po raz pierwszy cztery lata wcześniej.
Jeśli zaś chodzi o FFLO, to historia poświęconych ma badań sięga 1964 roku, kiedy to czterech naukowców, czyli Fulde, Ferrell, Larkin i Ovchinnikov, przewidziało istnienie wyjątkowego stanu nadprzewodzącego. Takowy miałby występować przy skrajnie niskich temperaturach i silnych polach magnetycznych.
Nadprzewodzący stan będący obiektem poszukiwań naukowców z Holandii i Chin był przez nich badany od 2017 roku
O ile zazwyczaj w przypadku nadprzewodnictwa dochodzi o przemieszczania się elektronów w przeciwnych kierunkach jako pary Coopera, tak tutaj jest nieco inaczej. W pierwszym scenariuszu elektrony poruszają się z tą samą prędkością, dlatego ich całkowity pęd kinetyczny wynosi zero. W FFLO występuje pewna różnica prędkości, więc pęd kinetyczny okazuje się wyższy od zera.
Istotną rolę w nadprzewodnictwie FFLO odgrywa efekt Zeemana, który oddziela elektrony w parach Coopera w oparciu o kierunek ich spinów, a nie efekt orbitalny. Z kolei nadprzewodnictwo Isinga, tłumi ten efekt, dlatego trzeba było sprawić, by pole magnetyczne zapewniło efekt orbitalny. Ostatecznie naukowcy znaleźli dowody na występowanie FFLO. Co więcej, w nadprzewodniku Isinga rzeczony stan może występować przy słabszym polu magnetycznym i wyższych temperaturach. Oznacza to więcej możliwości wywołania go, a następnie utrzymania.
Przełom nastąpił już w 2019 roku, lecz dopiero teraz udało się potwierdzić, że faktycznie tak się stało. Nowe próbki materiału spełniły wszystkie wymagania i dostarczają twardych dowodów na to, że w parach Coopera rzeczywiście występuje skończony moment pędu. Sama analiza zgromadzonych danych zajęła rok, a teraz autorzy badań chcą między innymi zrozumieć, w jaki sposób pęd kinetyczny wpływa na parametry fizyczne.
