Фізики MIT Здобули Прямі Докази Нетрадиційної Надпровідності у Тришаровому Графені з Магічним Кутом

Фізики з Массачусетського технологічного інституту (MIT) оголосили про значне підтвердження неконвенційної надпровідності у тришаровому графені з магічним кутом обертання (MATTG). Цей матеріал, створений шляхом точного накладання трьох атомно-тонких шарів графену під специфічним кутом, демонструє екзотичні електронні властивості, які відрізняються від тих, що спостерігаються у звичайних надпровідниках.

Дослідження, опубліковане у виданні Science, надає найбільш прямі докази того, що MATTG є нетрадиційним надпровідником. Ключовим елементом відкриття стала нова експериментальна платформа, яка інтегрувала електронне тунелювання з вимірюваннями електричного транспорту. Цей інноваційний підхід дозволив команді безпосередньо спостерігати за формуванням надпровідного розриву в MATTG у режимі реального часу, коли матеріал демонстрував нульовий електричний опір.

Під час нульового опору було зафіксовано чіткий V-подібний профіль у цьому розриві. Ця V-подібна структура суттєво відрізняється від плаского та однорідного профілю, характерного для конвенційних надпровідників. Доктор Чон Мін Пак зазначила, що форма та симетрія цього розриву вказують на нетрадиційну природу надпровідності, де електрони утворюють дуже тісно зв'язані пари, що, як припускається, зумовлено потужними електронними взаємодіями, а не традиційними коливаннями атомної ґратки.

У роботі брали участь співавтори-лідери Шувень Сунь, аспірант кафедри фізики MIT, та доктор філософії Чон Мін Пак. До команди також долучилися Кенджі Ватанабе та Такаші Танігучі з Національного інституту матеріалознавства в Японії, які надали високоякісні кристали гексагонального нітриду бору (hBN), що використовуються для створення графен-пристроїв. Розуміння цього механізму є важливим, оскільки неконвенційна надпровідність може стати ключем до розробки матеріалів, здатних працювати при вищих, можливо, кімнатних температурах, що має значний потенціал для енергетики та квантових обчислень.

Дослідження MATTG продовжує розвивати галузь «твістроніки», започатковану відкриттям надпровідності у двошаровому графені з магічним кутом у 2018 році в групі Пабло Харільйо-Ерреро в MIT. На відміну від двошарового аналога, тришарова конфігурація демонструє більш стійку надпровідність, яку також можна налаштовувати за допомогою зовнішнього електричного поля. Подальші плани команди включають застосування цієї експериментальної платформи для дослідження інших двовимірних скручених структур, що дозволить отримати прямий огляд того, як електрони утворюють пари та конкурують з іншими квантовими станами.