В «магическом графене» выявлены явные признаки необычной сверхпроводимости

Графен, однослойная углеродная структура с гексагональной кристаллической решеткой, аналогичной проволочной сетке, привлек внимание исследователей благодаря своим уникальным электронным свойствам. В 2010-х годах гипотеза о возможности создания муаровых структур путем смещения двух слоев графена открыла новые перспективы в области физики конденсированного состояния. В 2018 году группа физиков под руководством Пабло Хариольо-Эрреро успешно реализовала эту концепцию, что стало важным шагом в развитии твистоники — новой научной дисциплины, изучающей свойства ультратонких, скрученных материалов.

Целью исследования Хариольо-Эрреро и его коллег из Массачусетского технологического института (MIT) было изучение сверхпроводимости в так называемом "магическом графене". Для этого необходимо было измерить сверхпроводящую щель в материале. "Сверхпроводящие электроны движутся парами, образуя энергетическую щель," — пояснил Пак Чон Мин, один из участников эксперимента. "Форма этой щели раскрывает природу сверхпроводимости."

Читайте также

Хватит травить своих детей покупной гадостью: готовлю сладкие батончики по этому рецепту — мелких за уши не оттащишь

Для достижения поставленной цели исследователи разработали новый метод измерения, основанный на сочетании электронного туннелирования и электрического транспорта. Этот метод позволил определить сверхпроводящую туннельную щель при нулевом электрическом сопротивлении, что является ключевым показателем сверхпроводимости материала. Кроме того, ученые изучили зависимость этой щели от температуры и магнитного поля.

Результаты показали, что профиль щели имеет V-образную форму, что существенно отличается от плоских форм, характерных для традиционных сверхпроводников. Это наблюдение указывает на необычный механизм формирования электронных пар в "магическом графене", природа которого пока остается предметом дальнейших исследований.

В перспективе команда планирует применить разработанный метод для изучения других двумерных скрученных материалов, что позволит глубже понять базовые электронные структуры сверхпроводимости и квантовые фазы в одном образце. Эти исследования могут привести к созданию новых сверхпроводящих и квантовых материалов, обладающих улучшенными характеристиками.

Весной текущего года ученые сообщили о синтезе нового материала на основе скрученного графена — интеркристаллов с уникальными электронными свойствами. Эти материалы обладают значительным потенциалом для разработки более эффективных электронных устройств, квантовых процессоров и экологически чистых материалов, что открывает новые горизонты в области материаловедения и нанотехнологий, пишет источник.