Νέοι Υπεραγωγοί:Αποκαλύπτοντας Απροσδόκητες Κβαντικές Ιδιότητες

Τρία νέα είδη υπεραγωγιμότητας εντοπίστηκαν φέτος, απεικονίζοντας τους μυριάδες τρόπους με τους οποίους τα ηλεκτρόνια μπορούν να ενωθούν για να σχηματίσουν μια κβαντική σούπα χωρίς τριβές.

Εισαγωγή

Φέτος, η υπεραγωγιμότητα - η ροή ηλεκτρικού ρεύματος με μηδενική αντίσταση - ανακαλύφθηκε σε τρία διαφορετικά υλικά. Δύο περιπτώσεις διευρύνουν την κατανόηση του φαινομένου στο σχολικό βιβλίο. Το τρίτο το τεμαχίζει εντελώς. "Είναι μια εξαιρετικά ασυνήθιστη μορφή υπεραγωγιμότητας που πολλοί άνθρωποι θα έλεγαν ότι δεν είναι δυνατή", δήλωσε ο Ashvin Vishwanath, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που δεν συμμετείχε στις ανακαλύψεις.

Από το 1911, όταν ο Ολλανδός επιστήμονας Heike Kamerlingh Onnes είδε για πρώτη φορά την ηλεκτρική αντίσταση να εξαφανίζεται, η υπεραγωγιμότητα έχει γοητεύσει τους φυσικούς. Υπάρχει το καθαρό μυστήριο του πώς συμβαίνει:Το φαινόμενο απαιτεί τα ηλεκτρόνια, τα οποία μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα, να συζευχθούν. Τα ηλεκτρόνια απωθούν το ένα το άλλο, οπότε πώς μπορούν να ενωθούν;

Έπειτα, υπάρχει η τεχνολογική υπόσχεση:Ήδη, η υπεραγωγιμότητα έχει επιτρέψει την ανάπτυξη μηχανών MRI και ισχυρών επιταχυντών σωματιδίων. Εάν οι φυσικοί μπορούσαν να κατανοήσουν πλήρως πώς και πότε εμφανίζεται το φαινόμενο, ίσως θα μπορούσαν να κατασκευάσουν ένα καλώδιο που υπεραγώγει τον ηλεκτρισμό υπό καθημερινές συνθήκες και όχι αποκλειστικά σε χαμηλές θερμοκρασίες, όπως συμβαίνει σήμερα. Ενδέχεται να ακολουθήσουν τεχνολογίες που αλλάζουν τον κόσμο — δίκτυα ισχύος χωρίς απώλειες, οχήματα που αιωρούνται μαγνητικά.

Το πρόσφατο κύμα ανακαλύψεων έχει επιδεινώσει το μυστήριο της υπεραγωγιμότητας και έχει αυξήσει την αισιοδοξία. «Φαίνεται ότι, στα υλικά, η υπεραγωγιμότητα είναι παντού», δήλωσε ο Μάθιου Γιανκόβιτς, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον.

Οι ανακαλύψεις προέρχονται από μια πρόσφατη επανάσταση στην επιστήμη των υλικών:Και οι τρεις νέες περιπτώσεις υπεραγωγιμότητας προκύπτουν σε συσκευές που συναρμολογούνται από επίπεδα φύλλα ατόμων. Αυτά τα υλικά παρουσιάζουν άνευ προηγουμένου ευελιξία. Με το πάτημα ενός κουμπιού, οι φυσικοί μπορούν να τους αλλάξουν μεταξύ αγώγιμων, μονωτικών και πιο εξωτικών συμπεριφορών — μια σύγχρονη μορφή αλχημείας που έχει υπερτροφοδοτήσει το κυνήγι της υπεραγωγιμότητας.

Φαίνεται πλέον όλο και πιο πιθανό ότι διάφορες αιτίες μπορούν να προκαλέσουν το φαινόμενο. Ακριβώς όπως τα πουλιά, οι μέλισσες και οι λιβελλούλες πετούν χρησιμοποιώντας διαφορετικές δομές φτερών, τα υλικά φαίνεται να ζευγαρώνουν ηλεκτρόνια μεταξύ τους με διαφορετικούς τρόπους. Παρόλο που οι ερευνητές συζητούν ακριβώς τι συμβαίνει στα διάφορα δισδιάστατα υλικά, αναμένουν ότι ο αυξανόμενος ζωολογικός κήπος των υπεραγωγών θα τους βοηθήσει να επιτύχουν μια πιο καθολική άποψη για το δελεαστικό φαινόμενο.

Σύζευξη ηλεκτρονίων

Η περίπτωση των παρατηρήσεων του Kamerlingh Onnes (και της υπεραγωγιμότητας που παρατηρείται σε άλλα εξαιρετικά κρύα μέταλλα) λύθηκε τελικά το 1957. Ο John Bardeen, ο Leon Cooper και ο John Robert Schrieffer κατάλαβαν ότι σε χαμηλές θερμοκρασίες, το ταραχώδες ατομικό πλέγμα ενός υλικού ησυχάζει, οπότε επέρχονται πιο ευαίσθητα αποτελέσματα. Τα ηλεκτρόνια τραβούν απαλά πρωτόνια στο πλέγμα, τραβώντας τα προς τα μέσα για να δημιουργήσουν μια περίσσεια θετικού φορτίου. Αυτή η παραμόρφωση, γνωστή ως φωνόνιο, μπορεί στη συνέχεια να αντλήσει ένα δεύτερο ηλεκτρόνιο, σχηματίζοντας ένα "ζεύγος Cooper". Τα ζεύγη Cooper μπορούν όλα να ενωθούν σε μια συνεκτική κβαντική οντότητα με τρόπο που δεν μπορούν οι μοναχικές εκλογές. Η κβαντική σούπα που προκύπτει γλιστράει χωρίς τριβές ανάμεσα στα άτομα του υλικού, τα οποία συνήθως εμποδίζουν την ηλεκτρική ροή.

Η θεωρία των Bardeen, Cooper και Schrieffer για την υπεραγωγιμότητα που βασίζεται σε φωνόνια τους κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής το 1972. Αλλά αποδείχθηκε ότι δεν ήταν η όλη ιστορία. Στη δεκαετία του 1980, οι φυσικοί ανακάλυψαν ότι οι γεμισμένοι με χαλκό κρύσταλλοι που ονομάζονται cuprates θα μπορούσαν να υπεραγώγουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες, όπου τα ατομικά χτυπήματα ξεπλένουν τα φωνόνια. Ακολούθησαν και άλλα παρόμοια παραδείγματα.

Οι θεωρητικοί βρήκαν νέους τρόπους σύζευξης ηλεκτρονίων.

Οι υπεραγωγοί υψηλότερης θερμοκρασίας φαινόταν να έχουν άτομα διατεταγμένα με τρόπο που επιβραδύνει τα ηλεκτρόνια. Και όταν τα ηλεκτρόνια έχουν την ευκαιρία να αναμειχθούν με χαλαρό τρόπο, δημιουργούν συλλογικά ένα περίτεχνο ηλεκτρικό πεδίο που μπορεί να τα κάνει να κάνουν νέα πράγματα, όπως ζεύγη σχηματισμού αντί να απωθούν. Οι φυσικοί υποπτεύονται τώρα ότι στα χαλικά, συγκεκριμένα, τα ηλεκτρόνια αναπηδούν μεταξύ των ατόμων με έναν ιδιαίτερο τρόπο που ευνοεί το ζευγάρωμα. Αλλά άλλοι «μη συμβατικοί» υπεραγωγοί εξακολουθούν να είναι αρκετά μυστηριώδεις.

Στη συνέχεια, το 2018, ένας νέος υπεραγωγός άνοιξε ευρύτερα τα μάτια των φυσικών.

Ο Pablo Jarillo-Herrero, ένας φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, ανακάλυψε ότι αν έπαιρνες ένα φύλλο ατόμων άνθρακα διατεταγμένα σε ένα πλέγμα κηρήθρας - έναν 2D κρύσταλλο που ονομάζεται γραφένιο - το έστριψε σε ακριβώς 1,1 μοίρες και το στοίβαζε πάνω από ένα άλλο φύλλο γραφενίου, τα δύο στρώματα θα μπορούσαν να είναι superduct.

con

Οι ερευνητές είχαν ήδη ασχοληθεί με δισδιάστατα υλικά και είχαν βρει διαφορετικές συμπεριφορές. Εφαρμόζοντας ηλεκτρικά πεδία, θα μπορούσαν να προσθέσουν ηλεκτρόνια στο φύλλο ή να κάνουν τα ηλεκτρόνια να αισθάνονται σχεδόν σαν να συστέλλεται το ατομικό πλέγμα. Η περιστροφή αυτών των ρυθμίσεων σε μια συσκευή 2D θα μπορούσε να αναπαράγει τη συμπεριφορά χιλιάδων έως εκατομμυρίων πιθανών υλικών. Μεταξύ αυτών των σωρών πιθανοτήτων, που είχε δείξει ο Jarillo-Herrero, ήταν ένας νέος υπεραγωγός:το γραφένιο «μαγικής γωνίας».

Στη συνέχεια, μερικά χρόνια αργότερα, μια ομάδα στην Καλιφόρνια αφαίρεσε τη μαγική γωνία, διαπιστώνοντας ότι οι συσκευές γραφενίου τριών στρωμάτων, χωρίς περιστροφή, θα μπορούσαν επίσης να υπεραγωγούν.

Mark Belan/Quanta Magazine

Οι ερευνητές εξακολουθούν να συζητούν γιατί τα ηλεκτρόνια κολλάνε μεταξύ τους σε αυτές τις περιπτώσεις. Τα φωνόνια ταιριάζουν με κάποιους τρόπους στα δεδομένα, αλλά κάτι νέο φαίνεται επίσης υπεύθυνο.

Αλλά αυτό που πραγματικά ενθουσίασε τους φυσικούς ήταν η υπόσχεση ενός νέου τρόπου για τη διερεύνηση της υπεραγωγιμότητας γενικά. Οι προσαρμόσιμες δισδιάστατες συσκευές τους είχαν απαλλάξει από την αγγαρεία του σχεδιασμού, της ανάπτυξης και της δοκιμής νέων κρυστάλλων έναν προς έναν. Οι ερευνητές θα είναι πλέον σε θέση να αναδημιουργήσουν γρήγορα τα αποτελέσματα πολλών διαφορετικών ατομικών δικτυωμάτων σε μία μόνο συσκευή και να ανακαλύψουν τι ακριβώς είναι ικανά τα ηλεκτρόνια.

Η ερευνητική στρατηγική αποδίδει τώρα. Φέτος, οι φυσικοί βρήκαν τις πρώτες περιπτώσεις υπεραγωγιμότητας σε δισδιάστατα υλικά εκτός από το γραφένιο, μαζί με μια εντελώς νέα μορφή υπεραγωγιμότητας σε ένα νέο σύστημα γραφενίου. Οι ανακαλύψεις έδειξαν ότι οι προηγούμενοι υπεραγωγοί γραφενίου σηματοδοτούν ακριβώς τα περίχωρα μιας άγριας νέας ζούγκλας.

A Hint Indicated

Το 2020, ο φυσικός Cory Dean και η ομάδα του στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια δοκίμασαν να στοιβάξουν φύλλα από έναν διαφορετικό 2D κρύσταλλο — αυτό, μια διάταξη κηρήθρας δύο τύπων ατόμων, που ονομάζεται διχαλκογονίδιο μετάλλου μετάπτωσης (TMD). Όταν έστριψαν τα φύλλα στις 5 μοίρες, η αντίσταση έπεσε προς το μηδέν, αλλά δεν έμεινε εκεί. Ήταν μια ασαφής ένδειξη υπεραγωγιμότητας.

Η δοκιμαστική φύση της ανίχνευσης δεν εμπόδισε τον Liang Fu του MIT και τον Constantin Schrade του State University της Λουιζιάνα να προσπαθήσουν να το εξηγήσουν. Υποψιάζονταν ότι τα φωνόνια δεν ήταν η απάντηση. Τα συνεστραμμένα υλικά είναι ισχυρά επειδή η συστροφή αλλάζει αυτό που βιώνουν τα ηλεκτρόνια, εμποτίζοντας το υλικό με ένα καλειδοσκοπικό μοτίβο "μουαρέ". Το μουαρέ διαθέτει μεγάλα εξαγωνικά κύτταρα που λειτουργούν σαν τεχνητά άτομα, φιλοξενώντας ηλεκτρόνια. Σε αυτό το νέο περιβάλλον, τα ηλεκτρόνια κινούνται αρκετά αργά ώστε οι συλλογικές ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις τους να καθοδηγούν τη συμπεριφορά τους.

5W Infographics. Mark Belan/Quanta Magazine

Πώς όμως τα ηλεκτρόνια συνωμοτούσαν για να σχηματίσουν ζεύγη; Η ομάδα Columbia διοχέτευσε ηλεκτρόνια στο μουαρέ. Παρατήρησαν ότι όταν υπήρχε ένα ηλεκτρόνιο για κάθε ένα από τα μεγάλα κύτταρα στο υλικό moiré, αυτά τα ηλεκτρόνια έλαβαν μια «αντισιδηρομαγνητική» διάταξη. τα εγγενή μαγνητικά τους πεδία έτειναν να εναλλάσσονται μεταξύ στραμμένων προς τα πάνω και προς τα κάτω. Η προσθήκη επιπλέον ηλεκτρονίων στο moiré έκανε την αντίσταση να πέσει στο μηδέν — είχαν σχηματιστεί ζεύγη Cooper. Οι Fu και Schrade υποστήριξαν ότι η ίδια δράση ηλεκτρονίου σε ηλεκτρόνιο καθιστούσε δυνατή τόσο την αντισιδηρομαγνητική κατάσταση όσο και την υπεραγώγιμη κατάσταση. Σε ένα ηλεκτρόνιο ανά κύτταρο, κάθε ηλεκτρόνιο μπορεί να έχει μια προτιμώμενη θέση και μαγνητικό προσανατολισμό. Αλλά όταν συσσωρεύονται επιπλέον ηλεκτρόνια, η μαγνητική διάταξη γίνεται ασταθής και ολόκληρος ο πληθυσμός αρχίζει να ρέει ελεύθερα.

Τα επιστημονικά περιοδικά αρχικά απέρριψαν την εργασία των Fu και Schrade που περιέγραφε αυτές τις ιδέες, επειδή δεν υπήρχε καμία σκληρή απόδειξη ότι τα TMD μπορούν να υπεραγωγούν. Τώρα υπάρχει. Ο όμιλος Columbia πέρασε τα τελευταία τέσσερα χρόνια βελτιώνοντας την ικανότητά του να μετράει την ηλεκτρική αντίσταση σε χαμηλές θερμοκρασίες και νωρίτερα φέτος είχαν μια σημαντική ανακάλυψη. Συναρμολόγησαν μια άλλη συσκευή δύο φύλλων με συστροφή 5 μοιρών, την ψύξανε και την παρακολούθησαν να υπεραγώγει — μια παρατήρηση που σύντομα θα δημοσιευθεί στο Nature . «Κοιτάξτε, βλέπουμε ότι η κατάσταση που πιστεύαμε ότι υπήρχε εμφανίζεται ακριβώς στο σωστό μέρος», είπε ο Ντιν. "Είναι μια μικρή δικαίωση."

Η θεωρία των Fu και Schrade - που ενισχύεται από την επιβεβαίωση της Columbia - έχει τώρα δημοσιευτεί, αλλά δεν έχει αποδειχθεί. Ένας τρόπος για να το ελέγξετε είναι να ελέγξετε εάν τα ζεύγη Cooper μπορούν να περιστρέφονται, όπως προβλέπει η θεωρία. Αυτό είναι ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό, καθώς τα ηλεκτρόνια που ζευγαρώνονται από φωνόνια δεν περιφέρονται μεταξύ τους.

Η προσθήκη ηλεκτρονίων σε ένα αντισιδηρομαγνητικό μέταλλο δεν είναι ο μόνος τρόπος για να μαγειρέψετε την υπεραγωγιμότητα στα TMD. Λίγο πριν την ανακάλυψη της Κολούμπια, μια άλλη ομάδα βρήκε ένα ακόμη πιο περίεργο είδος υπεραγωγιμότητας στο ίδιο υλικό.

Ο Jie Shan και ο Kin Fai Mak, ένα ακαδημαϊκό ζευγάρι δύναμης που διευθύνει ένα εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο Cornell, έψαχναν για υπεραγωγιμότητα στα TMD από την ανακάλυψη της υπερπαραγωγής του Jarillo-Herrero το 2018. Πέρασαν χρόνια αναμειγνύοντας και ταιριάζουν πέντε είδη κρυστάλλων TMD, δοκιμάζοντας διάφορες αντοχές και γωνίες θερμοκρασίας. τεράστια θημωνιά για μια υπεραγώγιμη συσκευή.

Όταν τελικά εμφανίστηκε η βελόνα, εμφάνισε ένα είδος υπεραγωγιμότητας που κανείς δεν είχε δει να έρχεται. Η ομάδα της Κολούμπια είχε ξεκινήσει με ένα αντισιδηρομαγνητικό μέταλλο και πρόσθεσε ηλεκτρόνια. Η ομάδα Cornell, ωστόσο, ξεκίνησε με έναν μονωτή και δεν πρόσθεσε τίποτα. Το μοτίβο moiré τους — το οποίο προέκυψε από μια πιο ήπια συστροφή 3,5 μοιρών — επέτρεψε στα ηλεκτρόνια να επιβραδύνουν τόσο πολύ και να αλληλεπιδρούν τόσο έντονα που όλα κολλήθηκαν στη θέση τους σε ακριβώς ένα ηλεκτρόνιο ανά κύτταρο.

Στη συνέχεια, η ομάδα έκανε τη συσκευή υπεραγώγιμη απλώς τροποποιώντας την ισχύ του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Αυτό το αποτέλεσμα, το οποίο ανέφεραν οι ερευνητές στο Nature τον Οκτώβριο, δεν ταιριάζει καθόλου με καμία δημοφιλή θεωρία υπεραγωγιμότητας.

«Πραγματικά μυρίζει σαν να συμβαίνει κάτι άλλο», είπε ο Vishwanath.

Το πιο εξωτικό τέρας ακόμα

Ακόμη και όταν η υπεραγωγιμότητα έχει εξαπλωθεί στα TMD, το γραφένιο συνεχίζει να εκπλήσσει. Το καλοκαίρι, μια συσκευή γραφενίου παρήγαγε μια μυθική μορφή υπεραγωγιμότητας.

«Είναι φαινομενολογικά διαφορετικός από όλους τους άλλους υπεραγωγούς», είπε ο Long Ju του MIT, επικεφαλής της ομάδας που τον βρήκε. Και αυτό είναι "συγκρίνοντάς το με οποιονδήποτε υπεραγωγό που έχει ανακαλυφθεί από τον Kamerlingh Onnes το 1911."

Το στρίψιμο είναι πολύ ακατάστατο για τα γούστα του Ju. τα μοτίβα μουαρέ τείνουν να διαταράσσονται από τις ρυτίδες στα φύλλα που κάνουν κάθε συσκευή λίγο διαφορετική. Αντίθετα, μελετά μια διάταξη τεσσάρων στρωμάτων γραφενίου που μοιάζει με σκάλα που μπορεί επίσης να επιβραδύνει τα ηλεκτρόνια. Η πρόκληση είναι να εντοπίσουμε ποιες νιφάδες γραφενίου έχουν φυσικά αυτή τη διάταξη σκάλας — κάτι που ο Ju πετυχαίνει με τη βοήθεια μιας υπέρυθρης κάμερας. «Δεν χρειάζεται να σηκώσετε τέσσερα διαφορετικά στρώματα και να τα στοιβάξετε», είπε ο Ju. "Η φύση το κάνει για εσάς. Απλώς πρέπει να έχετε το σωστό ζευγάρι μάτια για να τα δείτε."

Πέρυσι, η ομάδα του Ju έκανε θραύση όταν τοποθέτησε μια νιφάδα γραφενίου πέντε στρωμάτων σε έναν μονωτήρα υπό στριμμένη γωνία και παρατήρησε μια σπάνια συμπεριφορά ηλεκτρονίων που κανονικά απαιτεί ισχυρό μαγνητικό πεδίο για να προκαλέσει. Οι θεωρητικοί αμφισβήτησαν αν το twist ήταν απαραίτητο, έτσι αυτός και η ομάδα του επέστρεψαν για να δουν τι θα συνέβαινε όταν έβγαζαν το twist. "Βρήκαμε κάτι που ήταν πιο παράξενο", είπε ο Ju.

Καθώς άλλαξαν την ισχύ του ηλεκτρικού πεδίου που εφάρμοσαν στο υλικό, βρήκαν αρκετές ρυθμίσεις όπου η αντίσταση εξαφανίστηκε. Σε δύο περιπτώσεις, η υπεραγωγιμότητα τρεμόπαιξε, με την αντίσταση να πηγαινοέρχεται. Περιέργως, όταν άναψαν έναν κοντινό μαγνήτη, το τρεμόπαιγμα σταμάτησε. Οι μαγνήτες συνήθως σκοτώνουν την υπεραγωγιμότητα, αλλά εδώ, την ενίσχυσαν. «Αυτό υπήρχε μόνο στη φαντασία των θεωρητικών», είπε ο Ju.

Η ομάδα του Ju υποψιάζεται ότι οι σκάλες γραφενίου τους δημιουργούν τις συνθήκες για να ζευγαρώσουν και να περιστραφούν τα ηλεκτρόνια. Αλλά πιστεύουν ότι στις συσκευές γραφενίου τους, όλα τα ζεύγη τείνουν να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση - είτε δεξιόστροφα είτε αριστερόστροφα - και τρεμοπαίζει όταν τα ζεύγη δεν περιστρέφονται όλα ομοιόμορφα. Το μαγνητικό πεδίο εξαλείφει τα τρεμόπαιγμα πιέζοντας τυχόν παράπλευρα ζεύγη για να ευθυγραμμιστούν με τη συνολική ρόδα. Ένα υλικό με μια τέτοια προτιμώμενη εσωτερική κατεύθυνση ονομάζεται "χειρικό", αλλά η χειραλικότητα θεωρείται από καιρό ότι αποκλείει την υπεραγωγιμότητα, καθώς διακρίνει τα ηλεκτρόνια που κινούνται προς τα αριστερά και προς τα δεξιά με τρόπο που θα πρέπει να εμποδίζει το σχηματισμό ζευγών.

«Οι άνθρωποι πίστευαν ότι δεν θα αποκτούσατε υπεραγωγιμότητα σε αυτό το περιβάλλον», είπε ο Vishwanath. "Πραγματικά απαιτεί κάτι εντελώς νέο."

Στην πραγματικότητα, είναι τόσο ασυνήθιστο που άλλοι ερευνητές περιμένουν περισσότερα πειράματα για να το επαληθεύσουν. «Πιθανώς είναι ακόμα μια εξελισσόμενη ιστορία», είπε ο Μακ. "Απλώς χρειάζεται πρόσθετα δεδομένα για να επιβεβαιωθεί πλήρως αν είναι χειρόμορφος υπεραγωγός ή όχι."

Οι θεωρητικοί, εν τω μεταξύ, έχουν δημοσιεύσει νέες θεωρίες για το πώς μπορεί να συμβεί η χειρόμορφη υπεραγωγιμότητα. Ο Fu και οι συνεργάτες του πρότειναν την ακόλουθη συνταγή τον Σεπτέμβριο:Ξεκινάτε με ηλεκτρόνια διατεταγμένα ώστε να σχηματίζουν έναν επαναλαμβανόμενο κρύσταλλο — όπως σε έναν μονωτή, εκτός από αυτή την περίπτωση το πλέγμα ηλεκτρονίων είναι ελεύθερο να επιπλέει ανεξάρτητα από τους ατομικούς πυρήνες του φόντου. Τότε το πλέγμα ηλεκτρονίων χαλαρώνει και οι κυματισμοί του ζευγαρώνουν ηλεκτρόνια όπως κάνουν τα φωνόνια. Ο Φου τόνισε ότι αυτή είναι μόνο μία πιθανότητα, σημειώνοντας, "Βρισκόμαστε σε αχαρτογράφητη περιοχή."

Αληθινή κατανόηση

Ενώ οι φυσικοί δεν μπορούν να πουν με βεβαιότητα τι είναι το ζευγάρωμα των ηλεκτρονίων σε αυτά τα δισδιάστατα υλικά, αισθάνονται πιο σίγουροι ότι υπάρχουν πολλοί τρόποι για να το κάνουν. Τα ηλεκτρόνια οργανώνονται σε όλα τα είδη υλικών, από μονωτές έως μαγνητικά μέταλλα έως ηλεκτρονικούς κρυστάλλους, και μικρές διαταραχές φαίνονται έτοιμες να οδηγήσουν πολλά από αυτά τα υλικά σε υπεραγώγιμα ζεύγη ηλεκτρονίων.

Το να μπορούν οι φυσικοί να δουν άμεσα τι συμβαίνει όταν προσθέτουν περισσότερα ηλεκτρόνια σε ένα υλικό ή αποδυναμώνουν ελαφρώς το ηλεκτρικό του πεδίο, επιτρέπει στους φυσικούς να δοκιμάσουν γρήγορα έναν άνευ προηγουμένου αριθμό συνταγών και να δουν ποιες από αυτές οδηγούν σε υπεραγωγιμότητα.

«Η πραγματική υπόσχεση», είπε ο Ντιν, είναι ότι κάθε μία από αυτές τις συσκευές είναι «ένα συντονισμένο εργαστήριο στο οποίο μπορούμε να φτιάξουμε ουσιαστικά οποιοδήποτε άλλο υλικό».

Οι πειραματιστές συγκεντρώνουν έναν θησαυρό δεδομένων για να εξηγήσουν οι θεωρητικοί. Ο Mak και ο Shan ελπίζουν ότι αυτή η αφθονία θα επιτρέψει στους θεωρητικούς να προβλέψουν τρόπους δημιουργίας υπεραγωγιμότητας που τα πειράματα μπορούν να επιβεβαιώσουν. Αυτό θα αποδείκνυε μια αληθινή κατανόηση του φαινομένου, το οποίο θα σήμαινε ταυτόχρονα ένα ακαδημαϊκό επίτευγμα και ένα βασικό βήμα προς το σχεδιασμό υλικών για επαναστατικές νέες τεχνολογίες.

Αλλά προς το παρόν, οι πειραματιστές εξακολουθούν να είναι αυτοί που πρωτοστατούν. «Όλοι βιάζονται όσο πιο γρήγορα μπορούν», είπε ο Γιανκόβιτς. "Δεν μπορώ να πιστέψω ότι είμαστε έξι χρόνια και δεν μπορείτε να κάνετε ένα διάλειμμα."