MIT löysi grafeenijohdekuituja, jotka vahvistuvat magneettikentissä

MIT:n tutkijat ovat havainneet, että romboedrinen grafeeni — atomitasolla ohuet grafiittikerrokset, jotka on pinottu tiettyyn järjestykseen — voi isännöidä vähintään neljää erillistä suprajohtavaa tilaa, joista useat uhmaavat tavanomaista fysiikkaa selviytymällä ja jopa vahvistumalla magneettikentän läsnäollessa. Tulokset, jotka julkaistiin 29. kesäkuuta Nature-lehdessä, paljastavat sen, mitä tutkijaryhmä kuvailee "uudeksi magneettikentän tehostamien suprajohteiden perheeksi".news.mit+1

Suprajohtavuus, joka uhmaa magneettikenttiä

Magneettikentät tuhoavat yleensä suprajohtavuuden. Tavanomaisissa suprajohteissa parillisten elektronien spinit ovat vastakkaiset, ja ulkoinen magneettikenttä vetää nämä spinit erilleen rikkoen parit. Mutta MIT:n fyysikon Long Jun johtamissa kokeissa kolme neljästä romboedrisesta grafeenista löydetystä suprajohtavasta tilasta säilyi jopa noin 9 teslan magneettikentissä — noin 180 000 kertaa voimakkaammin kuin Maan magneettikenttä.news.mit

Vielä hämmästyttävämpää on se, että kun tutkijat kohdistivat kohtisuoran magneettikentän tietyssä elektronitiheydessä, suprajohtavuus ei ainoastaan selviytynyt, vaan se vahvistui. "Suprajohtavuus itse asiassa paranee, eli siirtymälämpötila nousee 55 millikelvinistä luultavasti 90 millikelviniin", Ju selitti. "Samaan aikaan materiaali kestää 50 tai 60 prosenttia enemmän virtaa ennen kuin suprajohtavuus tuhoutuu. Ja se on hyvin epätavallista."news.mit

Uusi mekanismi elektronien parinmuodostukselle

Tutkijaryhmä esittää, että romboedrisessa grafeenissa tietyissä elektronitiheyksissä elektronit saattavat muodostaa pareja, joiden spinit ovat samansuuntaisia eivätkä vastakkaisia. Tässä konfiguraatiossa magneettikenttä vetää molempia spinejä samaan suuntaan, mikä säilyttää niiden suuntauksen ja suprajohtavan käyttäytymisen sen häiritsemisen sijaan.news.mit

Löytö perustuu Jun ryhmän aiempaan työhön, joka raportoi viime vuonna ensimmäisestä havainnosta "kiraalisesta suprajohtavuudesta" samassa materiaalissa — tilasta, joka yhdistää suprajohtavuuden ja elektronien rataliikkeestä johtuvan luontaisen magnetismin.news.mit+1

Vaikutukset epätavanomaiseen suprajohtavuuteen

Tulokset vahvistavat romboedrisen grafeenin alustaksi, joka isännöi useita epätavanomaisia suprajohtavia tiloja yhden materiaalin sisällä. Vaikka lämpötilat pysyvät kaukana käytännön kynnysarvoista — kymmeniä millikelvinejä absoluuttisen nollapisteen yläpuolella —, havainnot tarjoavat fyysikoille uuden järjestelmän tutkia suprajohtavuuden eksoottisia muotoja ja spin-triplet-parinmuodostusmekanismeja, joita on teoretisoitu pitkään, mutta havaittu harvoin.nature+1