Molybdänsulfid: Seltsamer Supraleiter in atomar dünnen Schichten
„Nun ist es möglich, extrem dünne, zweidimensionale Kristalle herzustellen, und ihre elektronischen Eigenschaften zu manipulieren“, sagt Alberto Morpurgo von der Université de Genève. Zusammen mit seinen Kollegen schälte er ein- und mehrlagige Schichten aus Molybdändisulfid von einem größeren Materialblock ab. An diese Proben hefteten die Wissenschaftler Elektroden und erhielten einen transistorähnlichen Aufbau. Floss nun ein elektrischer Strom durch eine Elektrode, wandelten sich die Molybdändisulfid-Schichten von einem Isolator in einen elektrischen Leiter. Tiefgekühlt auf unter -265 Grad, ging das unter Spannung gesetzte Material sogar in den supraleitenden Zustand über.
Für Festkörper und dicke Schichten aus Molybdändisulfid lag die Sprungtemperatur bei -261 bis -265 Grad. Eine Monolage aus dem gleichen Material musste dagegen noch tiefer bis auf -271 Grad gekühlt werden, um elektrischen Strom ohne Widerstand leiten zu können. Die Ursache für diesen Unterschied könnte in der stärkeren gegenseitigen Abstoßung der negativ geladenen Elektronen in den einlagigen Schicht liegen, vermuten die Wissenschaftler.
„Mit dieser induzierten Supraleitung zeigt Molybdändisulfid, dass eine neue Ära der elektronischen Materialien begonnen hat“, sagt Morpurgo. So könnten nun Module mit einer elektrisch schaltbaren Supraleitung entwickelt werden. Auch neuartige Transistoren auf der Basis dieses Effekts sind vorstellbar. Der Unterschied in der Sprungtemperatur zwischen einer Monolage und dickeren Schichten könnte dabei für zusätzliche Schaltvarianten genutzt werden.