Zapeklitý Josephsonův jev

16. dubna 2021

Doktorandka Alžběta Kadlecová z teoretického oddělení Katedry fyziky kondenzovaných látek MFF UK je spoluautorkou studie střídavého Josephsonova jevu, která v březnu vyšla v renomovaném časopise Physical Review Letters. Na výzkumu spolupracovala s fyziky z Université Paris-Saclay.

Jako Josephsonův jev se označuje vznik elektrického proudu mezi dvěma supravodiči oddělenými tenkou vrstvou izolantu. Pokud se na mezeru mezi supravodiči přivede konstantní elektrické napětí, vznikne střídavý proud – tzv. střídavý Josephsonův jev. Právě na něj se zaměřili francouzští fyzici a česká doktorandka v nové studii.

Vědci zkoumali střídavý Josephsonův jev ve speciálním druhu Josephsonova spoje, kterým byla uhlíková nanotrubička (druh kvantové tečky) připojená na supravodivé přívody. Zjistili, že v tzv. Kondově režimu dochází v systému k nečekanému poklesu proudu.

„U střídavého Josephsonova jevu dochází právě v Kondově režimu k poklesu proudu, který není pozorovaný u stejnosměrného Josephsonova jevu. To nás překvapilo, protože jsme očekávali, že amplitudy proudů budou přímo úměrné,“ říká Alžběta Kadlecová, jež do studie přispěla numerickými výpočty a také pokusem o interpretaci naměřených dat.

Kondův jev je mnohočásticový kvantový efekt, kdy při dostatečně nízkých teplotách způsobují volné magnetické momenty – tzv. „nečistoty“ v kovu neboli „kvantové tečky“ – anomální vodivost. „Z pohledu teorie je to složitý problém. Interakce Kondova jevu a supravodivosti v kvantových tečkách je stále málo objasněná. Numericky lze standardními metodami spočítat stejnosměrný, ale nikoli střídavý Josephsonův jev,“ upřesňuje Kadlecová, která se ke spolupráci s francouzskou skupinou dostala prostřednictvím svého školitele doc. Tomáše Novotného.

Zaznamenaný pokles proudu zatím autoři studie nedokáží spolehlivě vysvětlit. Věří však, že jejich výzkum v budoucnu přispěje k lepšímu pochopení mikroskopických procesů v podobných systémech.

„V článku jsme se přiklonili k teorii větší interakce s prostředím v systému pod napětím, kdy okolní kvazičástice mohou přidat nebo ubrat energii a změnit tím kvantový stav tečky,“ naznačuje jednu z možných interpretací mladá doktorandka. „Jde však spíše o kvalitativní pohled, který bude v budoucnu, až se vyvinou vhodné numerické metody, nutné potvrdit přesným výpočtem. Mezitím zůstává mnoho prostoru pro jiné interpretace a diskusi v úzkém oboru,“ dodává.

OPMK, Wikimedia Commons

 

Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta
Ke Karlovu 3, 121 16 Praha 2
IČ: 00216208, DIČ: CZ00216208