Учёные Массачусетского технологического института выявили несколько необычных состояний сверхпроводимости в ромбоэдрическом графене. Этот материал состоит из нескольких очень тонких слоёв углерода, расположенных под определёнными углами друг к другу. Сверхпроводимость позволяет электрическому току проходить без сопротивления.
Исследователи изучали образцы из 4 и 5 слоёв графена, изменяя плотность электронов в материале. Опыты проводились при крайне низких температурах и показали наличие сразу нескольких состояний сверхпроводимости. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
В обычных условиях магнитное поле нарушает пары электронов с противоположными спинами, из-за чего сверхпроводимость исчезает. Однако в ряде экспериментов с ромбоэдрическим графеном наблюдалась иная картина. В одном случае сверхпроводимость возникала только после включения магнитного поля, а в 2 других поле усиливало её.
По данным физика Лонга Цзю, температура перехода в сверхпроводящее состояние в одном из режимов выросла с 55 до примерно 90 милликельвинов. Кроме того, образец мог выдерживать на 50–60% больший ток до разрушения сверхпроводимости. Учёные считают такой результат крайне необычным.
Одна из рабочих версий заключается в том, что при определённых условиях электроны способны образовывать пары с одинаковой ориентацией спина. В таком случае магнитное поле не разрушает эти пары, поскольку они уже выстроены одинаково. Специалисты намерены отдельно изучить каждый обнаруженный режим и его взаимодействие с магнитными полями.
Пока наблюдаемый эффект возможен только при сверхнизких температурах и в специальных лабораторных условиях. В перспективе подобные свойства могут оказаться полезными для квантовых вычислений и повышения устойчивости кубитов. Исследование также подтверждает, что свойства кристаллического углерода можно существенно менять с помощью электрического напряжения и других параметров эксперимента.
