Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Charles Ahn đã tìm ra cách cải thiện độ bền của trạng thái siêu dẫn trong nickelates, mở ra triển vọng ứng dụng trong khoa học lượng tử và truyền tải năng lượng.

Nickelates có nhiều điểm tương đồng với cuprates – nhóm hợp chất oxit đồng vốn là trung tâm nghiên cứu siêu dẫn nhiệt độ cao. Tuy nhiên, việc tổng hợp màng mỏng nickelates cực kỳ khó khăn. Dung Vu, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ dẫn dắt công trình, cho biết:

“Nickelate films rất dễ mất ổn định, chỉ một sai lệch nhỏ trong điều kiện tăng trưởng cũng phá hỏng cấu trúc cần thiết cho siêu dẫn.”

Trong trạng thái siêu dẫn, các electron ghép đôi thành Cooper pairs. Nhưng ở nickelates, các cặp này khá mong manh, dễ bị phá vỡ khi nhiệt độ tăng hoặc khi có từ trường mạnh. Đây là rào cản lớn khiến vật liệu khó duy trì siêu dẫn trong điều kiện

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng khi pha tạp europium vào nickelates, tính chất siêu dẫn được cải thiện rõ rệt. Europium giúp các Cooper pairs chống chịu tốt hơn trước từ trường mạnh, nhờ khả năng “che chắn” một phần tác động phá vỡ electron ghép đôi.
Dung Vu chia sẻ:

“Chúng tôi đã thử nghiệm trong môi trường từ trường cực mạnh, và siêu dẫn trong màng mỏng nickelates vẫn tồn tại – điều vốn hiếm thấy.”

Các nhà khoa học dự định áp dụng áp suất cao và nhiều phương pháp khác để nâng nhiệt độ tới hạn của vật liệu, đồng thời nghiên cứu sâu hơn cấu trúc electron để lý giải cơ chế mà europium mang lại.

Nickelates, từ một vật liệu “mong manh”, nay đã được nâng cấp để trở thành nền tảng mới đầy hứa hẹn cho công nghệ siêu dẫn trong tương lai.