Новости

Ученые выяснили, что сверхпроводимость графена можно отключать

01 ноября 2019 Рубрика: Исследования и разработки Ключевые слова: исследования, мировые нанотехнологии, твистроника, графен, сверхпроводимость

В прошлом году ученые продемонстрировали, что небольшой сдвиг одного слоя графена относительно второго позволяет создавать на этом материале толщиной в один атом участки чередующейся сверхпроводимости. Международная команда ученых показала, что сверхпроводимость можно вообще отключить.

Исследование ученых их Испании, США, Китая и Японии — важный прорыв в твистронике (twistronics), изучающей, как смещение слоев двумерных материалов меняет их электрические свойства. Несколько лет работы и усилий исследовательских групп со всего света понадобилось ученым, чтобы начать понимать возможности этих материалов, но оно того стоило, пишет Phys.org.

В 2011 физик-теоретик Аллан Макдональд из Техасского университета в Остине, изучавший двумерные материалы при помощи квантовой математики и компьютерного моделирования, сделал неожиданное открытие: если слегка повернуть один слой 2D-материала относительно других в пачке всего на 1,1 градус — ученые назвали его «волшебным градусом» — электроны начинают вести себя неожиданным образом, замедляясь более чем в 100 раз.

Тогда результаты открытия научное сообщество в целом проигнорировало — они были слишком странными, чтобы в них можно было поверить. Более того, не было ясно, можно ли вообще создать систему с таким точным градусом смещения. Однако в 2018 году физикам из MIT это удалось, и они подтвердили, что графен ведет себя именно так, как предсказал Макдональд.

Они обнаружили в материале уникальные свойства, в частности, сверхпроводимость при удивительно высокой температуре. Это открытие и положило начало твистронике.

Теперь Макдональд вместе с коллегами из других стран опубликовал исследование, посвященное волшебному углу в графене, в котором показал, что этот материал может проявлять свойства чередующихся сверхпроводящих и непроводящих фаз, которые можно включать и выключать небольшим изменением напряжения. Похожим образом работают интегральные схемы. Это облегчает практическое применение двумерных материалов в электронике.

Для достижения такого результата физики изготовили графеновые суперрешетки с таким равномерным смещением, какое было только возможно. А для создания теоретической модели они использовали суперкомпьютеры Техасского университета.

«Это что-то вроде священного Грааля физики — создание материала, обладающего сверхпроводимостью при комнатной температуре, — заявил Макдональд. — Так что отчасти нас мотивировала задача лучше понять, как работает высокотемпературная проводимость».

Добавить комментарий

  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 1