У графена обнаружена очень редкая форма сверхпроводимости

Скрученный под «волшебным углом» трехслойный графен, может быть особенно редким типом сверхпроводника, который полезен везде, от медицинского оборудования до квантовых компьютеров.

Ученые обнаруживают, что наложение одноатомных слоев графена друг на друга под немного разными углами может создавать новые материалы с захватывающими свойствами, что привело к недавнему открытию закрученного под волшебным углом трехслойного графена.

Новое исследование той же команды показывает, что этот материал может быть сверхпроводником «спин-триплет», на который не действуют сильные магнитные поля, что потенциально делает его еще более полезным.

«Ценность этого эксперимента заключается в том, что он учит нас фундаментальной сверхпроводимости, о том, как материалы могут вести себя», — говорит физик Пабло Харилло-Эрреро из Массачусетского технологического института (MIT).

Сверхпроводящие материалы пользуются большим спросом: они могут проводить электричество без потери тепла, что может произвести революцию в наших электрических сетях, наших портативных гаджетах и ​​многом другом — если мы когда-нибудь сможем заставить их работать при нормальных температурах.

Обычно электроны в сверхпроводниках объединяются в так называемые куперовские пары — каждая с противоположными спинами (один вверх и один вниз), путешествуя через материал, как связанные пассажиры в экспрессе.

С помощью серии экспериментов команда смогла показать, что скрученный под волшебным углом трехслойный графен продолжает вести себя как сверхпроводник при магнитных полях, превышающих 10 Тесла — в три раза выше, чем можно было бы ожидать от материала.

Более того, сверхпроводимость исчезла, а затем вернулась, когда сила магнитного поля увеличилась.

Одна из областей, где могут быть полезны сверхпроводники, — это МРТ-сканирование: если бы эти машины могли работать при более сильных магнитных полях, они могли бы создавать гораздо более подробные изображения. Однако на данный момент для того, чтобы материал действовал как сверхпроводник, все еще требуются сверхнизкие температуры в лаборатории.

Материал и его редкие свойства также открывают перспективы для будущих исследований в области квантовых вычислений. Ключевым вопросом для реализации перспектив практических доступных квантовых компьютеров является повышение их стабильности — то, в чем могут помочь сверхпроводники определенного типа.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источники: Фото: (Cao et al., Nature, 2021)