ஒன்றாக தோன்றும் மீக்கடத்திகளில் மறைந்திருந்த இரு நிலைகளை கண்டுபிடித்த விஞ்ஞானிகள்

மின்சக்தியை சிறிதும் இழக்காமல் மின்சாரத்தை கடத்தும் பொருட்களான மீக்கடத்திகளை (superconductors) இயற்பியலாளர்கள் பல தசாப்தங்களாக ஆய்வு செய்து வருகின்றனர். மீக்கடத்திகளுக்குள் எலக்ட்ரான்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை விரிவாக புரிந்துகொள்வது, மீக்கடத்து பொருட்களையும் சாதனங்களையும் இன்னும் துல்லியமாக வடிவமைக்க உதவக்கூடும். இவை குவாண்டம் கணினிகள், மிக அதிக செயல்திறன் கொண்ட மின்னணுவியல், மேம்பட்ட மருத்துவ கருவிகள் போன்ற தொழில்நுட்பங்களுக்குப் பயன்படக்கூடும். நன்கு ஆய்வு செய்யப்பட்ட மீக்கடத்திகளில் ஒன்றான நையோபியம் டைசெலீனைடு (NbSe2) என்ற பொருளை சில அணு அடுக்குகள் அளவுக்கு மெலிதாக்கியபோது, அது எளிமையான மீக்கடத்து பண்பை காட்டுவதாகத் தோன்றியது. ஆய்வுகளில், எலக்ட்ரான்கள் ஜோடி சேர்ந்து மின்தடையின்றி நகரும் தன்மையை காட்டும் "ஆற்றல் இடைவெளி" எனப்படும் ஒரே ஒரு பண்பு மட்டுமே இருப்பதாகத் தோன்றியது.

ஆனால், இந்த எளிமையான படம் முழுமையானது அல்ல என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் சந்தேகித்தனர். ஜெருசலேம் ஹீப்ரு பல்கலைக்கழகத்தின் ராகா இயற்பியல் நிறுவனம் மற்றும் நானோஅறிவியல்-நானோதொழில்நுட்ப மையத்தைச் சேர்ந்த ஒரு ஆராய்ச்சிக் குழு, மிக உணர்திறன் மிக்க டன்னலிங் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி அளவீடுகளைப் பயன்படுத்தியது. இவ்வாறாக, NbSe2 ஒரே ஒரு நிலையால் இயங்கும் எளிய மீக்கடத்தி அல்ல என்பதைக் கண்டறியப்பட்டது. மாறாக, அது ஒன்றோடொன்று மிகவும் வலுவாக இணைந்து ஒன்றாகவே தோன்றும் இரண்டு வெவ்வேறு மீக்கடத்து நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது. இதே மறைமுக பண்பு, நெருங்கிய தொடர்புடைய பொருளான டான்டலம் டைசல்பைடு (TaS2) என்பதிலும் கண்டறியப்பட்டது. "ஒரே ஒரு பாடகர் பாடுவது போல் கேட்பது, உண்மையில் சரியாக ஒத்திசைந்த ஒரு இரட்டையர் பாடல் என்று தெரிந்துகொள்வது போன்றது" என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறினர். இந்த ஆய்வுக்கு முனைவர் பட்ட ஆய்வு மாணவர் ஷஹர் சைமன் மற்றும் முதுகலை மாணவர் மாயா க்லாங் தலைமை தாங்கினர். பேராசிரியர் ஓடெட் மில்லோ மற்றும் பேராசிரியர் ஹடார் ஸ்டெய்ன்பெர்க் வழிகாட்டுதலில் நடத்தப்பட்ட இந்த ஆய்வு, பிசிக்கல் ரிவியூ லெட்டர்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டது.

இந்த இரண்டு-நிலைப் படம், பல ஆண்டுகளாக தீர்க்கப்படாமல் இருந்த ஒரு புதிரை விளக்குகிறது. முந்தைய பரிசோதனைகளில் காணப்பட்ட மீக்கடத்து ஆற்றல் நிறமாலையின் விரிவான வடிவத்தை பாரம்பரிய கோட்பாடுகளால் முழுமையாக மீண்டும் உருவாக்க முடியவில்லை. ஆனால், இரண்டு தனித்த மீக்கடத்து நிலைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட மாடல் ஒன்று, காந்தப்புலம் செலுத்தப்படும்போது இப்பொருட்கள் எவ்வாறு நடந்துகொள்கின்றன என்பது உட்பட, அளவீடுகளை மிகவும் துல்லியமாகப் பொருத்திக் காட்டியது.

இக்கண்டுபிடிப்புகள், தடிமனான மாதிரிகளில் இன்னும் அதிக சிக்கல்தன்மை இருப்பதையும் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. தடிமனான (bulk) NbSe2, ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்ளும் மூன்று மீக்கடத்து நிலைகளைக் கொண்டிருக்கக்கூடும் என்று ஆய்வு தெரிவிக்கிறது. இது, இப்பொருட்களில் மீக்கடத்துத்தன்மை முன்பு நினைத்ததை விட மிகவும் சிக்கலானது என்பதைக் காட்டுகிறது.