MIT objevilo grafenové supravodiče, které v magnetických polích sílí

Výzkumníci z MIT zjistili, že romboedrický grafen – atomárně tenké vrstvy grafitu naskládané v určitém vzoru – může hostit nejméně čtyři odlišné supravodivé stavy, z nichž několik se vzpírá konvenční fyzice tím, že přežívají a dokonce sílí v přítomnosti magnetického pole. Zjištění, publikovaná 29. června v časopise Nature, odhalují to, co tým popisuje jako „novou rodinu supravodičů posílených magnetickým polem“.news.mit+1

Supravodivost, která vzdoruje magnetickým polím

Magnetická pole obvykle supravodivost ničí. V konvenčních supravodičích mají spárované elektrony opačné spiny a aplikované magnetické pole tyto spiny od sebe odtahuje, čímž páry rozbíjí. Ale v experimentech vedených fyzikem z MIT Long Juem tři ze čtyř supravodivých stavů objevených v romboedrickém grafenu přetrvaly v magnetických polích o síle až kolem 9 tesla – což je zhruba 180 000krát silnější pole, než je magnetické pole Země.news.mit

Ještě překvapivější je, že když výzkumníci aplikovali kolmé magnetické pole při určité hustotě elektronů, supravodivost nejen přežila – ona zesílila. „Supravodivost je ve skutečnosti posílena, tedy přechodová teplota se zvyšuje z 55 milikelvinů na pravděpodobně 90 milikelvinů,“ vysvětlil Ju. „Zároveň materiál zvládne dalších 50 nebo 60 procent proudu navíc, než dojde ke zničení supravodivosti. A to je velmi neobvyklé.“news.mit

Nový mechanismus párování elektronů

Tým navrhuje, že v romboedrickém grafenu se při určité hustotě elektronů mohou elektrony párovat se svými spiny v souhlasném, nikoliv opačném směru. V této konfiguraci magnetické pole táhne oba spiny stejným směrem, čímž zachovává jejich zarovnání a supravodivé chování, místo aby je narušovalo.news.mit

Objev navazuje na předchozí práci Juovy skupiny, která loni oznámila první pozorování „chirální supravodivosti“ ve stejném materiálu – stavu kombinujícím supravodivost s vnitřním magnetismem vznikajícím z orbitálního pohybu elektronů.news.mit+1

Důsledky pro nekonvenční supravodivost

Výsledky ustavují romboedrický grafen jako platformu hostící více nekonvenčních supravodivých stavů v rámci jediného materiálu. Ačkoliv zapojené teploty zůstávají hluboko pod praktickými prahy – desítky milikelvinů nad absolutní nulou – tato zjištění nabízejí fyzikům nový systém ke studiu exotických forem supravodivosti a mechanismů párování spinových tripletů, které jsou dlouho teoretizovány, ale zřídka pozorovány.nature+1