Ученые совершенно случайно создали графеновый сверхпроводник

Москва, 13:33, 09 Мар 2018, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Графен в очередной раз показывает свою пригодность к инновациям. Ученые смогли превратить его в новый вид сверхпроводника, поставив два графеновых слоя друг на друга для проведения электронов.

Нулевое сопротивление

Электричество без сопротивления может стать революционным поворотным моментом для электроники. Если можно каким-то образом потреблять меньше энергии для перемещения электрического заряда, электроника может работать более эффективно. Это экономит затраты энергии и может помочь исследователям придумать лучшие квантовые компьютеры.

Проведение электронов с нулевым сопротивлением

По словам группы исследователей из Массачусетского технологического института, Гарварда и Национального института материаловедения Японии, ученые случайно наткнулись на свое открытие.

Они изучали ориентацию графена, которую называют «магическим углом» — 1,1 градуса. Существуют теории, предполагающие, что компенсирующие атомы в слоях 2D-материала могут вызвать интересное поведение электронов, но ученые не имели представления о том, что означало «интересное» в этом смысле.

Исследователи поставили рядом два листа графена, применили небольшое электрическое поле, и поняли, что графен стал сверхпроводником.

«Мы произвели все это на разных устройствах и измерили его с помощью соавторов. Это то, в чем мы очень уверены», — говорит профессор Джарилло-Эрреро.

Магический угол

Вот что происходит: на каждом листе графена атомы углерода встречаются на каждом углу тесселяции шестиугольника. Когда два слоя укладываются друг на друга друг над другом, а один медленно скручивается, шестиугольники образуют узоры в виде муара. Этот небольшой поворот — так называемый магический угол, и он обманывает систему, полагая, что каждый шестиугольник намного больше. Посмотрите видео ниже, чтобы посмотреть, как это работает:

Первоначально система была похожа на изолятор Мотта, но, добавив электрическое поле, она стала сверхпроводником. Исследователи опубликовали пару статей по этой теме в Nature. Полученный сверхпроводник на основе графена не соответствует правилам типичных сверхпроводников.

Физики уже давно изучают нестандартные сверхпроводники, надеясь наконец обнаружить систему, которая может перемещать электрический заряд, не потребляя столько энергии. Исследователи не только добились сверхпроводимости, но и достигли состояния р-волны, чрезвычайно мощной формы.

Исследование может иметь решающее значение для развития сверхпроводника, способного функционировать при комнатной температуре, поскольку большинство из них работают только при почти абсолютных нулевых температурах, что дорого и крайне нецелесообразно для широкомасштабного использования. Это исследование может стать первым шагом в направлении совершенно нового направления.