В трехслойном «магическом» графене нашли редкое сверхпроводящее состояние
У двухслойного скрученного графена уже находили сверхпроводимость. Но у его аналога с тремя слоями теперь нашли более устойчивый тип этого состояния — оно не разрушается даже в сильных магнитных полях
Сверхпроводящие материалы обладают способностью проводить электричество без потери энергии. Электроны в сверхпроводниках соединяются в так называемые куперовские пары. Это позволяет заряженным частицам проходить через материал без сопротивления. В подавляющем большинстве сверхпроводников эти пары имеют противоположные спины, один из которых имеет условное направление «вверх», а другой — «вниз».
Эти пары хорошо проходят через сверхпроводник при любых условиях, за исключением сильных магнитных полей, которые могут разрывать пару. Таким образом сильные магнитные поля могут нарушить сверхпроводимость в обычных спин-синглетных сверхпроводниках. Но существует горстка экзотических сверхпроводников, невосприимчивых к магнитным полям, вплоть до очень больших напряженностей. В этих материалах вместо спин-синглета формируется спин-триплет — состояние, при котором электроны в паре имеют одинаковый спин.
Исследователи, занимающиеся изучением графена, решили проверить, можно ли наблюдать такое явление в скрученном под «магическим» углом углеродном материале. В двухслойном графене уже находили необычные состояния материи и даже фиксировали его сверхпроводящие свойства. До сих пор в его трехслойном аналоге подобного не наблюдалось.
Трехслойная конфигурация оказалась даже прочнее своего двухслойного аналога и смогла сохранить сверхпроводимость при более высоких температурах. Когда исследователи воздействовали на материал небольшим магнитным полем, они заметили, что трехслойный графен способен к сверхпроводимости при напряженностях магнитного поля, которые разрушают это состояние в двухслойном графене.
Скорее всего, физики наблюдали очень редкий тип сверхпроводимости, возможно, спин-триплетный, содержащий куперовские пары, которые быстро проходят через материал, непроницаемый для магнитных полей высокой напряженности. Команда планирует улучшить материал и более точно описать его спиновое состояние. Это может помочь в разработке более мощных МРТ-аппаратов, а также более надежных квантовых компьютеров.
Статья опубликована в журнале Nature.
