Физици са открили начин да управляват свръхпроводимостта с помощта на усукан графен

Физици от Университета на щата Охайо са открили, че свръхпроводимостта в усукания графен може да се контролира чрез промяна на околната среда на материала. Това откритие може да доведе до създаването на по-ефективна електроника и мощни квантови технологии.

Изследването на учените, публикувано в списанието Nature Physics се фокусира върху материал, известен като усукан двуслоен графен. Той се създава чрез наслагване на два слоя въглерод един върху друг с леко завъртане. Екипът комбинира тази структура със стронциев титанат, което позволи да се наблюдава и повлияе на взаимодействието на електроните вътре в системата. В свръхпроводниците електроните образуват двойки, което позволява на електричеството да тече без съпротивление. Чрез настройване на средата около материала учените успяха да усилват или отслабват тези взаимодействия, ефективно включвайки и изключвайки свръхпроводимостта.

„Електроните обикновено се отблъскват един от друг, но в свръхпроводниците те образуват двойки. Това образуване на двойки е ключът към способността на свръхпроводника да проводи електричество без загуби. Нашите данни сочат, че самите електрони, в зависимост от тяхната чувствителност към непосредствената среда са неочаквано важни за промените в материала.“

обясни Чун Нин Лау, професор по физика в Университета на щата Охайо

Изследователите бяха изненадани, че при определени настройки свръхпроводимостта отслабва, вместо да се усилва. Това се различава от поведението на обичайните свръхпроводници, при които намаляването на силите на отблъскване между електроните обикновено усилва свръхпроводимостта. Резултатът подчертава, че необичайни материали, като усукания двуслоен графен могат да се държат по различен начин от традиционните свръхпроводници.

„Ако можехте да пренасяте електричество без загуба на енергия, това би било изключително важно за технологиите, използвани в нашето ежедневие. Въпреки фундаменталните въпроси, на които все още предстои да се отговори, тази работа по същество проправя пътя към нов тип физически механизъм.“

отбеляза Лау

Откритието може да помогне на изследователите да се доближат до една от основните цели в тази област: създаването на свръхпроводници, работещи при много по-високи температури, може би дори при стайна температура. Постигането на тази цел може да промени коренно електрониката, комуникационните системи и технологиите за пренос на енергия.

Водещият автор на изследването, докторантът Сюеши Гао отбеляза, че резултатите могат да бъдат полезни за много различни експерименти и материални системи. Учените подчертават, че работата представлява само ранна стъпка към разбирането на по-широк спектър от сложни електронни взаимодействия. Бъдещите изследвания ще проучват други видове взаимодействия и допълнителни физични въпроси, повдигнати в хода на изследването.