Искривленные листы графена раскрывают «необычную» сверхпроводимость, управляемую квантовой геометрией

Твистирование двух атомно-тонких слоев графена позволяет достичь "целого ряда исключительных свойств", пишет MIT News, включая необычную сверхпроводимость. (Что делает этот графен "проблемным материалом для будущих устройств квантовых компьютеров".)

И вот теперь команда исследователей сообщила на этой неделе в журнале Nature: "Мы обнаружили, что жесткость сверхтекучести намного больше ожидаемой..."

Hackaday поясняет, что часть проблемы заключалась в том, что сложно создавать большие куски многослойного графена. Но создание двухслойных образцов и использование специальных методов помогло международной команде выяснить, как квантовая геометрия объясняет поведение сверхпроводников из графена, которые легче сопротивляются изменениям в потоке тока по сравнению с обычными сверхпроводниками.

Или, как говорит Science Alert: "Сильно проложенный лабиринт углеродных атомов, уникально уложенных в скрученные стеки, электронам приходится делать довольно странные вещи."

Исследователи из Университета Британской Колумбии (Канада), Университета Вашингтона и Джонса Хопкинса (США) и Национального института материаловедения (Япония) недавно обнаружили странный новый состояние вещества в динамике токов, проходящих через слои графена.

Эти находки подтверждают предсказания о поведении электронов при сжатии в кристаллические структуры и могут принести свежие идеи для достижения надёжных подходов к квантовым вычислениям или открыть пути развития сверхпроводимости при комнатной температуре... Графен последние десятилетия всё чаще рассматривается как волшебный материал, его структура углеродных атомов связана таким образом, что оставшиеся электроны могут свободно прыгать по сетке, подобно фигурам в игре квантовых шашек. Физики постоянно нарушают правила этой игры, находя новые и необычные способы изменения свойств сопротивления или координации в экзотические состояния. По этим причинам графен стал идеальной лабораторией для поиска подсказок о низкосопротивлении проводимости или проверки границ различных квантовых эффектов.

На этой неделе исследователь из MIT Джоэль Ванг (глава исследования) сказал: "Есть целая семья двумерных сверхпроводников, которую ждут для исследования, и мы только начинаем покрывать поверхность." New Scientist рассматривает, куда могут привести их исследования:

Почему холодные тонкие листы углерода не сопротивляются электрическим токам? Два эксперимента приближают нас к ответу — и возможно даже к практическому сверхпроводникам при комнатной температуре... Прошлые эксперименты показали, что очень холодные стека из двух или трёх слоев графена могут сверхпроводить, включая необычную сверхпроводимость.

Мы обнаруживаем интересные законы, которые возникают и в этих материальных системах. Возможно, мы раскрываем что-то более глубокое", — говорит постдокторант из Гарварда Абхишек Банерджи. Обе команды планируют проводить подобные эксперименты с другими очень тонкими сверхпроводниками.