Ученые из MIT разрабатывают новые типы сверхпроводимости, устойчивые к сильным магнитным полям

Трехслойный графен со слоями, расположенными под «волшебным углом», может стать перспективным материалом для создания сверхпроводников нового типа. Такие суперпроводники способны работать при наличии рядом большого магнитного поля мощностью до 10 Тесла. Это позволит построить МРТ-аппараты, работающие с более мощным магнитом и дающие результаты в более высоком разрешении, а также улучшит надежность квантовых компьютеров.

Суперпроводники — это материалы, в которых про определенных условиях возникает явление сверхпроводимости. Электроны в таком материале объединяются в пары и путешествуют без потерь энергии. В обычных суперпроводниках спин электрона всегда противоположен другому электрону в паре (синглетное состояние — электроны вращаются навстречу друг другу), и из-за этого при наличии сильного магнитного поля электронная пара распадается и эффект сверхпроводимости исчезает. В трехслойном графене наблюдается особый тип сверхпроводимости с электронами, имеющими однонаправленный спин. Магнитное поле воздействует в одном направлении на электроны с одинаковым спином.

Этот эксперимент важен тем, что позволяет нам глубже изучить основные законы сверхпроводимости, изучить, как ведут себя материалы. Если мы извлечем урок из этого, то сможем попытаться получить другие материалы с похожими свойствами, но более дешевые, которые возможно дадут нам более лучшую сверхпроводимость

профессор-физик Pablo Jarillo-Herrero.

b9f7f631e2c84ef86344d27d47a39728.jpg

Вместе с ним над проектом работали пост-докторант Yuan Cao и выпускник Jeong Min Park из института MIT, а также Kenji Watanabe и Takashi Taniguchi из Японского Национального института исследования материалов.

Ранее ученые публиковали исследования о необычных электрических свойствах двухслойного графена. Эффект проявлялся еще сильнее в трехслойном графене, способном кроме того работать при более высокой температуре (3 градуса Кельвина).

Эффект суперпроводимости при увеличении мощности магнитного поля вначале держится ровно, потом резко пропадает, но потом появляется снова. Такое возвращение еще никогда не наблюдалось с другими материалами.

Если суперпроводник основан на синглетном состоянии, то увеличение магнитного поля разрушает эффект навсегда. В этом материале эффект появляется опять, значит, в его основе точно не синглетный принцип

Yuan Cao.

© Habrahabr.ru