Надпровідність, здатність матеріалів проводити електрику без опору, є цінним науковим відкриттям. Дослідники виявили нові надпровідні стани в особливому виді ромбоедричного графену.

Ця природна форма графену складається з кількох ультратонких шарів, кожен з яких розташований під певним кутом до сусідніх. Вона є улюбленою серед науковців через свої незвичайні властивості.

У нових дослідженнях, опублікованих у Nature, команда з MIT експериментувала з ромбоедричним графеном, укладеним у чотири та п’ять шарів, маніпулюючи ними для створення різних електронних щільностей.

Тести при наднизьких температурах показали, що графен може утримувати кілька станів надпровідності, що є рідкісним явищем. Деякі з цих станів навіть посилюються під впливом магнітних полів, які зазвичай знищують надпровідність.

Фізик Лонг Джу з MIT зазначає: "З точки зору фундаментальної фізики, це дуже екзотично, що магнітне поле не знищує надпровідність, а навпаки, підсилює її".

Це не перший випадок, коли члени цієї команди виявляють незвичайні стани надпровідності в ромбоедричному графені; остання робота додає ще три до їхнього списку.

Надпровідники покладаються на електрони, які паруються з іншими електронами з протилежними магнітними спінами, і потім ковзають через матеріали без перешкод. Зазвичай, додавання магнітного поля об'єднує спіни цих електронів настільки, що розриває парування і надпровідність.

Але не в цьому випадку. Коли дослідники змінювали електронну щільність і силу магнітного поля, з’являлися дивні результати.

У одному випадку надпровідність не з’явилася, поки не було активовано магнітне поле. У двох інших випадках магнітне поле підсилювало надпровідність, фактично роблячи її більш стійкою.

"Надпровідність насправді посилюється, оскільки температура переходу зростає з 55 мілікельвін до приблизно 90 мілікельвін", - говорить Джу.

Наступне питання полягає в тому, чому ці стани надпровідності є винятками з правил щодо магнітних полів, і дослідники ще не впевнені в цьому.

Вони мають одну робочу теорію: що в цих специфічних умовах електрони можуть паруватися з іншими, які мають однакову орієнтацію спіну.

Магнітне поле все ще впливає на електрони, але вони вже вирівняні однаково, зберігаючи свою надпровідність.

Дослідження показує, що простий матеріал, як графен, може демонструвати багато різних властивостей надпровідності.

Цікавий факт

Графен, відкритий у 2004 році, став основою для багатьох нових технологій, включаючи потенційні застосування в квантових комп'ютерах.