कॉर्नेल विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला में भौतिकविदों ने अप्रत्याशित रूप से पाया कि आयरन सेलेनाइड FeSe में अतिचालकता इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर नहीं, बल्कि इस बात पर निर्भर करती है कि पदार्थ का क्रिस्टलीय जालक कितना परिपूर्ण है। यह निष्कर्ष उच्च-तापमान अतिचालकों के बारे में प्रचलित धारणा को बदल देता है और उन्हें नियंत्रित करने का एक नया मार्ग खोलता है।
आम तौर पर ऐसे पदार्थों में वैज्ञानिक इलेक्ट्रॉनों की संख्या बदलते हैं — जिसे डोपिंग कहा जाता है — ताकि अतिचालकता के «गुंबद» तक पहुँच सकें, जहाँ पदार्थ अपेक्षाकृत उच्च तापमानों पर प्रतिरोध खो देता है। FeSe में, हालाँकि, सब कुछ अलग निकला। काइल शेन के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने दिखाया कि इस गुंबद का वक्र जालक के दोषों पर इलेक्ट्रॉनों के प्रकीर्णन से गहराई से जुड़ा है, न कि आवेश वाहकों की सांद्रता से।
शहर की सड़कों की कल्पना कीजिए: यदि सड़कें समतल हों और उनमें गड्ढे न हों, तो गाड़ियाँ तेज़ी से और बिना बाधा के चलती हैं। जैसे ही गड्ढे और अवरोध आ जाएँ, आवागमन धीमा पड़ जाता है, भले ही गाड़ियों की संख्या न बढ़ी हो। FeSe के क्रिस्टल में भी ऐसा ही है: इलेक्ट्रॉन जालक की अपूर्णताओं से «ठोकर» खाते हैं, और यही तय करता है कि पदार्थ कब अतिचालक बनता है।
PNAS में प्रकाशित कार्य के प्रथम लेखक, पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता पॉल मालिनोव्स्की समझाते हैं: «हमने पाया कि इस पदार्थ में गुंबद को उस बात से बिल्कुल नियंत्रित नहीं किया जाता जिसके हम आदी हैं। इससे नहीं कि आप कितने इलेक्ट्रॉन जोड़ते हैं, बल्कि इससे कि उन्हें रास्ते में कौन-कौन से अवरोध मिलते हैं — यानी क्रिस्टलीय जालक कितना परिपूर्ण या अपूर्ण है»।
प्रयोगकर्ताओं ने FeSe को नियंत्रित करने की एक नई विधि का उपयोग किया और मापा कि अव्यवस्था के विभिन्न स्तरों पर प्रतिरोध कैसे बदलता है। पता चला कि न्यूनतम अव्यवस्था से अतिचालकता का अधिकतम तापमान प्राप्त किया जा सकता है, जबकि इलेक्ट्रॉनों की संख्या में केवल परिवर्तन का प्रभाव कहीं अधिक कम होता है। यह FeSe को अन्य अधिकांश आयरन-युक्त अतिचालकों से अलग करता है।
यह खोज केवल मूलभूत भौतिकी के लिए ही महत्वपूर्ण नहीं है। संरचनात्मक अव्यवस्था की भूमिका को समझना भविष्य की प्रौद्योगिकियों — शक्तिशाली चुम्बकों से लेकर क्वांटम उपकरणों तक — के लिए अधिक स्थिर और नियंत्रणीय पदार्थ बनाने में मदद कर सकता है। जालक जितना शुद्ध होगा, हम उच्च-तापमान अतिचालकता के व्यावहारिक उपयोग के उतने ही निकट होंगे।
