(Phys.org) - Les scientifiques ont découvert qu'un courant supraconducteur ne circule que dans une direction à travers un nanotube chiral, marquant la première observation des effets de la chiralité sur la supraconductivité. Jusqu'à maintenant, la supraconductivité n'a été démontrée que dans les matériaux achiraux, dans lequel le courant circule dans les deux sens de manière égale.

L'équipe de chercheurs, F. Qin et al ., du Japon, les Etats Unis, et Israël, ont publié un article sur la première observation de la supraconductivité chirale dans un récent numéro de Communication Nature .

La supraconductivité chirale combine deux concepts généralement sans rapport dans un seul matériau :les matériaux chiraux ont des images miroir qui ne sont pas identiques, similaire à la façon dont les mains gauche et droite ne sont pas identiques car elles ne peuvent pas être superposées l'une sur l'autre. Et les matériaux supraconducteurs peuvent conduire un courant électrique avec une résistance nulle à très basse température.

L'observation de la supraconductivité chirale a été expérimentalement difficile en raison des exigences matérielles. Bien que les nanotubes de carbone soient supraconducteurs, chiral, et couramment disponibles, jusqu'à présent, les chercheurs n'ont démontré avec succès le transport d'électrons supraconducteurs que dans des assemblages de nanotubes et non dans des nanotubes individuels, qui sont nécessaires à cet effet.

"La signification la plus importante de notre travail est que la supraconductivité est réalisée dans un nanotube individuel pour la première fois, " Le co-auteur Toshiya Ideue de l'Université de Tokyo a déclaré Phys.org . "Il nous permet de rechercher des propriétés supraconductrices exotiques provenant de la structure caractéristique (tubulaire ou chirale)."

La réalisation n'est possible qu'avec un nouveau matériau supraconducteur bidimensionnel appelé bisulfure de tungstène, un type de dichalcogénure de métal de transition, qui est une nouvelle classe de matériaux qui ont des applications potentielles en électronique, photonique, et d'autres domaines. Les nanotubes de disulfure de tungstène sont supraconducteurs à basse température à l'aide d'une méthode appelée gating liquide ionique et ont également une structure chirale. En outre, il est possible de faire passer un courant supraconducteur à travers un nanotube de disulfure de tungstène individuel.

Lorsque les chercheurs ont fait passer un courant dans l'un de ces nanotubes et ont refroidi l'appareil à 5,8 K, le courant est devenu supraconducteur - dans ce cas, ce qui signifie que sa résistance normale a chuté de moitié. Lorsque les chercheurs ont appliqué un champ magnétique parallèle au nanotube, ils ont observé de petits signaux antisymétriques qui se déplacent dans une seule direction. Ces signaux sont négligeables dans les matériaux supraconducteurs non chiraux, et les chercheurs expliquent que la structure chirale est responsable d'améliorer fortement ces signaux.

"Le transport électrique asymétrique n'est réalisé que lorsqu'un champ magnétique est appliqué parallèlement à l'axe du tube, " dit Ideue. " S'il n'y a pas de champ magnétique, le courant doit circuler de manière symétrique. On note que le courant électrique doit être asymétrique (si le champ magnétique est appliqué parallèlement à l'axe du tube) même à l'état normal (région non supraconductrice), mais nous ne pouvions pas encore voir de signaux perceptibles dans l'état normal, de façon intéressante, il montre une grande amélioration dans la région supraconductrice."

Actuellement, les chercheurs ne savent pas exactement ce qui cause le transport électrique asymétrique dans les nanotubes supraconducteurs chiraux. Ils prévoient d'approfondir ces mécanismes à l'avenir, qui révélerait un nouvel aperçu de la relation entre la supraconductivité et la chiralité.

"Notre prochain plan est de comprendre le mécanisme microscopique des phénomènes observés, » dit Ideue. « En plus, nous essaierons de vérifier l'universalité du transport supraconducteur non réciproque et son renforcement dans la région supraconductrice."

Bien qu'il soit peut-être trop tôt pour dire quels types d'applications la supraconductivité chirale pourrait avoir, les chercheurs expliquent que l'effet à sens unique partage des similitudes avec les technologies existantes.

« Une chose que nous pouvons dire, c'est que le transport électrique non réciproque peut être compris comme un « effet de rectification » ou une « fonctionnalité semblable à une diode » (s'il est grand) afin qu'il puisse être utilisé pour réaliser une « diode supraconductrice » qui pourrait avoir un potentiel applications pour circuits supraconducteurs, " dit Ideue.

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