Физики из Массачусетского технологического института совершили прорыв в поисках сверхпроводников, работающих при комнатной температуре, предоставив наиболее прямое доказательство того, что трёхслойный графен со скручиванием под магическим углом демонстрирует нетрадиционную сверхпроводимость. Результаты, опубликованные в журнале Science 6 ноября, могут ускорить разработку материалов, которые проводят электричество с нулевым сопротивлением при практических температурах.
Исследовательская группа под руководством Пабло Харильо-Эрреро и соавторов Чжон Мин Пака и Шувэня Суня разработала новую экспериментальную платформу, сочетающую туннельную спектроскопию с измерениями электрического транспорта, чтобы наблюдать, как электроны образуют пары в трёхслойном графене со скручиванием под магическим углом (MATTG). В отличие от обычных сверхпроводников, где электроны соединяются через колебания в атомной решётке, исследование МТИ выявило характерную V-образную сверхпроводящую щель—указывающую на то, что электроны MATTG образуют пары посредством сильных электронных взаимодействий, а не колебаний решётки.
Прямое наблюдение спаривания электронов
«Если мы хорошо поймём один нетипичный сверхпроводник, это может привести к пониманию остальных», — сказал Херриелло-Эрреро, профессор физики имени Сесила и Иды Грин в MIT. «Это понимание может помочь создать сверхпроводники, работающие при комнатной температуре, что является своего рода Святым Граалем всей области».
MATTG создается путём наложения трёх атомарно тонких листов графена под специфическим «магическим углом» примерно 1,56 градуса, образуя мозаичную сверхрешётку, которая приводит к возникновению экзотических квантовых свойств. С тех пор как команда Херриелло-Эрреро впервые создала графен с магическим углом в 2018 году — запустив область «твистроники» — исследователи наблюдали признаки нетипичного поведения в этих скрученных структурах.
Новые измерения показали, что электронные пары в MATTG связаны очень прочно, «почти как молекула», объяснил Пак, что сильно контрастирует с обычными сверхпроводниками, где пары Купера слабо связаны и разделены на большие расстояния. Структура V-образного зазора отражает узловое сверхпроводящее состояние, где энергетический зазор обращается в ноль в определённых точках, что является признаком нетипичных механизмов спаривания.
Отслеживая эволюцию зазора при изменении температуры и магнитного поля, команда смогла однозначно связать спектроскопические особенности с настоящей сверхпроводимостью, проявляющейся только при нулевом электрическом сопротивлении материала. «Форма и симметрия этого зазора рассказывают нам о природе сверхпроводимости», отметил Пак.
В дальнейшем исследователи планируют применить свою платформу для исследования других двумерных материалов, что может привести к открытию кандидатов для более эффективных технологий и квантовых компьютеров. «Этот прямой взгляд может показать, как электроны объединяются в пары и конкурируют с другими состояниями, открывая путь к созданию и управлению новыми сверхпроводниками», сказал Пак.
https://news.mit.edu/2025/physicists-observe-evidence-unconventional-superconductivity-graphene-1106
Комментариев нет:
Отправить комментарий