MIT mokslininkai atrado grafeno superlaidininkus, kurie stiprėja magnetiniuose laukuose

MIT tyrėjai nustatė, kad romboedrinis grafenas – atomo storio grafito sluoksniai, sudėti tam tikru raštu – gali turėti bent keturias skirtingas superlaidumo būsenas, iš kurių kelios prieštarauja įprastinei fizikai, nes išlieka ir net stiprėja esant magnetiniam laukui. Birželio 29 d. žurnale „Nature“ paskelbtos išvados atskleidžia tai, ką komanda apibūdina kaip „naują magnetinio lauko stiprinamų superlaidininkų šeimą“.news.mit+1

Superlaidumas, kuris nepaiso magnetinių laukų

Magnetiniai laukai paprastai sunaikina superlaidumą. Įprastuose superlaidininkuose suporuoti elektronai turi priešingus sukinius, o taikomas magnetinis laukas išskiria tuos sukinius, taip nutraukdamas poras. Tačiau eksperimentuose, kuriems vadovavo MIT fizikas Long Ju, trys iš keturių romboedriniame grafene atrastų superlaidumo būsenų išliko veikiant iki maždaug 9 teslų magnetiniams laukams – maždaug 180 000 kartų stipresniems nei Žemės magnetinis laukas.news.mit

Dar nuostabiau tai, kad tyrėjams pritaikius statmeną magnetinį lauką esant tam tikram elektronų tankiui, superlaidumas ne tik išliko – jis tapo stipresnis. „Superlaidumas iš tikrųjų sustiprėja, t. y. pereinamoji temperatūra pakyla nuo 55 milikelvinų iki maždaug 90 milikelvinų“, – aiškino Ju. „Tuo pat metu medžiaga gali atlaikyti dar 50 ar 60 procentų didesnę srovę, kol superlaidumas sunaikinamas. Ir tai yra labai neįprasta.“news.mit

Naujas elektronų poravimosi mechanizmas

Komanda siūlo teoriją, kad romboedriniame grafene, esant tam tikram elektronų tankiui, elektronai gali poruotis su suderintais, o ne priešingais sukiniais. Esant tokiai konfigūracijai, magnetinis laukas traukia abu sukinius ta pačia kryptimi, išsaugodamas jų suderinimą ir superlaidų elgesį, o ne jį sutrikdydamas.news.mit

Šis atradimas remiasi ankstesniais Ju grupės darbais, kurie pernai pranešė apie pirmąjį „chiralaus superlaidumo“ stebėjimą toje pačioje medžiagoje – būseną, jungiančią superlaidumą su vidiniu magnetizmu, kylančiu dėl elektronų orbitinio judėjimo.news.mit+1

Netradicinio superlaidumo pasekmės

Rezultatai įtvirtina romboedrinį grafeną kaip platformą, kurioje vienoje medžiagoje telpa daugybė netradicinių superlaidumo būsenų. Nors susijusios temperatūros vis dar yra toli nuo praktinių ribų – dešimtys milikelvinų virš absoliutaus nulio – šios išvados suteikia fizikams naują sistemą egzotiškoms superlaidumo formoms ir sukinio tripletų poravimosi mechanizmams, kurie seniai teoriškai numatyti, bet retai stebimi, tirti.nature+1