Наука Ученые MIT сделали шаг к пониманию нетрадиционной сверхпроводимости в многослойном графене Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) представили новое убедительное доказательство существования необычной сверхпроводимости в структуре, известной как «magic-angle twisted tri-layer graphene» (MATTG). Данная структура состоит из трех атомно тонких слоев графена, которые расположены под строго определенным углом — так называемым «магическим» углом. Сверхпроводимость позволяет материалам проводить электрический ток без каких-либо потерь энергии, однако традиционные сверхпроводники требуют очень низких температур и сложных систем охлаждения. В MATTG исследователи обнаружили уникальный механизм, связанный с образованием пар электронов в сверхпроводящем состоянии, который проявляется в виде энергетического зазора. Этот зазор свидетельствует о степени связи между электронами и изменяется в зависимости от температуры и магнитного поля. Именно форма этого зазора позволяет делать выводы о природе сверхпроводимости. Команда MIT разработала новую экспериментальную платформу, сочетая туннельную спектроскопию и измерения электрического транспорта, что позволило одновременно фиксировать процессы исчезновения электрического сопротивления и появления соответствующего зазора. В основе туннельной спектроскопии лежит квантовый эффект туннелирования, который позволяет электронам «пробиваться» через потенциальные барьеры. Анализируя, как легко электроны проходят через эти барьеры, учёные могут оценить их энергетическое состояние и силу взаимодействия. В MATTG сверхпроводящий туннельный зазор стал заметным только при достижении нулевого сопротивления, что указывает на прямую связь между наблюдаемыми эффектами и сверхпроводящим состоянием. При изменении температуры и магнитного поля форма зазора приняла четкий V-образный профиль, в отличие от более «плоского» зазора, который наблюдается в традиционных сверхпроводниках, где пары электронов образуются под воздействием колебаний кристаллической решетки. Это V-образное строение указывает на наличие «узловой» структуры, что означает, что существуют определенные направления, где зазор становится равным нулю. Исследователи связывают этот феномен с тем, что в MATTG пары электронов формируются благодаря сильным взаимодействиям между электронами, а не за счет колебаний атомов. Соавтор исследования Шувэн Сун подчеркивает, что форма сверхпроводящего зазора является ключом к пониманию механизмов, которые могут привести к созданию новых материалов, работающих при более высоких температурах. Пабло Харильо-Эрреро, руководитель группы, указывает на то, что глубокое понимание одного типа нетрадиционной сверхпроводимости может помочь в разработке других, включая сверхпроводники, которые могут функционировать при комнатной температуре. Это открытие стало результатом многолетних исследований в области «твистроники», изучающей электронные свойства ультратонких материалов, расположенных под точными углами. В 2018 году группа Харильо-Эрреро первая продемонстрировала необычные квантовые эффекты в двухслойном графене с магическим углом, что привело к активному развитию данной области. Новый результат представляет собой переход от косвенных доказательств к прямым спектральным свидетельствам необычной сверхпроводимости в многослойном графене. Ученые планируют использовать свою экспериментальную платформу для изучения других «скрученных» и слоистых материалов. По их мнению, сочетание туннельной спектроскопии и измерений электрического транспорта в одном образце позволит наблюдать в реальном времени, как формируются и конкурируют различные квантовые фазы, включая сверхпроводимость. Это даст физикам более точные инструменты для проверки теорий и разработки новых квантовых материалов. Автор: Павлова Ольга Source: https://actualnews.org/exclusive/595918-uchenye-mit-sdelali-shag-k-ponimaniyu-netradicionnoy-sverhprovodimosti-v-mnogosloynom-grafene.html